【ARM64 常见汇编指令学习 16 -- ARM64 SMC 指令】

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ARMv8 同步异常

在ARMv8架构中，同步异常主要包括以下几种：

• Undefined Instruction：未定义指令异常，当处理器尝试执行一条未定义的指令时会触发。

• Supervisor Call (SVC)：这是一种特殊的软件中断，通常用于实现系统调用。应用程序可以通过SVC指令请求操作系统提供服务。

• Prefetch Abort：Prefetch Abort是由于指令预取出错造成的。例如，当处理器试图从一个不可访问的内存位置获取指令时，就会触发这个异常。

• Data Abort：当处理器在数据访问过程中发生错误时，会触发Data Abort异常。例如，当试图读取或写入不可访问的内存位置时，或者执行的指令违反了内存保护策略时，就会触发这个异常。

• SError：系统错误，是ARMv8架构中新引入的一种异常类型，用于报告系统范围内的错误，如 ECC 错误。

• Breakpoint：当处理器遇到一个断点指令时(BRK)，会触发这个异常。这通常用于调试目的。

• Watchpoint：当处理器访问一个被设为监视点的内存地址时，会触发这个异常。这也主要用于调试目的。

以上这些异常都是同步异常，也就是说，它们是由当前执行的指令直接触发的。处理器会立即停止当前指令的执行，并跳转到对应的异常处理程序。

同步异常指令

Supervisor Call (SVC)：如上文介绍。

Hypervisor Call (HVC)：这是一种特殊的软件中断，用于从guest OS切换到hypervisor。

Secure Monitor Call (SMC)：这是一个特殊的安全调用，用于进行安全状态间的切换，例如：在ARM TrustZone技术中，从非安全世界切换到安全世界，比如从EL1 切换到哦 EL3。

在 mtk 平台上函数 mt_secure_call 是进入EL3 的入口函数，它调用 smc 指令并通过x0~x3传入四个参数。其中x0中是多个位域的一个编码，根据它可以在ATF中注册的runtime serveice 找到对应的处理函数(具体细节请看ATF 专栏)。

static noinline int mt_secure_call(u64 function_id, u64 arg0, u64 arg1, u64 arg2)
{   
    register u64 reg0 __asm__("x0") = function_id;
    register u64 reg1 __asm__("x1") = arg0;
    register u64 reg2 __asm__("x2") = arg1;
    register u64 reg3 __asm__("x3") = arg2;
    int ret = 0;
 
    asm volatile ("smc    #0\n" : "+r" (reg0) :"r"(reg1), "r"(reg2), "r"(reg3));
 
    ret = (int)reg0;
    return ret;
}

GCC 的 noinline 属性可以阻止编译器对某个函数进行内联优化。内联函数是一种优化技术，可以减少函数调用的开销。编译器会将函数的定义直接插入到函数调用的地方，从而避免函数调用的开销。但是，这种优化也会增加程序的大小。

在某些情况下，我们可能不希望编译器对某个函数进行内联优化。例如，该函数可能很大，内联后会导致程序体积过大；或者该函数可能需要被其他模块动态调用，内联后就无法实现。这时，就可以使用noinline属性来阻止编译器对该函数进行内联优化。在GCC中，可以使用__attribute__((noinline))来为函数指定noinline属性，

SMC TYPE

ARM TrustZone技术定义了两种类型的SMC：SMC Type Fast和SMC Type Yield。

• SMC Type Fast：Fast SMC调用在返回到调用者之前不会让出CPU。这种类型的SMC调用通常用于执行简短且确定的操作，例如读取或写入寄存器。由于Fast SMC调用不会让出CPU，因此它可以快速地完成，并且在返回结果时没有延迟。

• SMC Type Yield：Yield SMC调用可能会在执行过程中让出CPU，允许其他任务运行。这种类型的SMC调用通常用于执行可能需要一些时间的操作，例如访问存储设备。当Yield SMC调用完成时，它会再次触发一个SMC来返回到调用者。

总的来说，这两种类型的SMC调用主要的区别在于是否会在执行过程中让出CPU。

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