ARMv8架构详解：AArch64关键寄存器与异常处理

"该文档是AArch64架构在Scrapy官方手册中文版中的部分章节，主要涵盖了ARMv8架构的寄存器、执行状态、异常级别和异常处理逻辑等内容。" 在ARMv8架构中，AArch64模式引入了一系列重要的寄存器，这些寄存器对于理解和调试64位应用程序至关重要。以下是一些关键寄存器的详解： 1. **通用寄存器（X0-X30）**：这些是64位宽的通用寄存器，可作为32位寄存器使用（WO-W30）。它们用于存储数据和运算结果。 2. **LR (X30)**：程序链接寄存器，通常保存返回地址，以便于函数调用和返回。 3. **SP_ELx**：堆栈指针，根据异常级别（ELx）选择使用，如果PSTATE.M[0]为1，则使用SP_ELx，否则使用SP_EL0。 4. **ELR_ELx**：异常链接寄存器，记录异常进入ELx时的地址，有助于异常返回。 5. **PC (程序计数器)**：始终指向将要执行的下一条指令的地址。 6. **SPSR_ELx**：保存进入ELx时的处理器状态，包括标志信息。 7. **NZCV**：符号标志位，可访问的非零、进位、负数和溢出标志。 8. **DIAF**：中断使能位，控制调试、IRQ、SError和FIQ中断的状态。 9. **CurrentEL**：指示当前运行的异常级别。 10. **SPSel**：记录当前使用的SP_EL0或SP_ELx。 11. **HCR_EL2**：控制EL0/EL1的异常路由，包括TEG、AMO、IMO、FMO和RW位。 12. **SCR_EL3**：控制EL0/EL1/EL2的异常路由，如EA、IRQ、FIQ和RW位。 13. **ESR_ELx**：保存异常进入ELx时的综合信息，如异常类型EC。 14. **VBAR_ELx**：异常向量基地址寄存器，用于异常处理的跳转。 15. **PSTATE**：保存当前处理器状态的集合，包括NZCV、DAIF、CurrentEL和SPSel，是ARMv8对CPSR的扩展。 在64位操作系统运行32位应用程序时，64位和32位寄存器之间存在映射关系。例如，X0映射到R0，X20映射到LR_adt，X30 (LR)映射到LR_fiq，等等。 异常模型在ARMv8中扮演重要角色，异常分为不同类型，如IRQ、FIQ、SError和DataAbort。异常处理涉及特定的寄存器操作、路由控制和流程图，如IRQ和DataAbort的处理逻辑。异常进入时，会进行压栈操作，保存关键寄存器值，以便于恢复现场。 指令集方面，ARMv8包括64位的A64指令集和32位的A32/T32指令集。A64指令集提供了更高效的数据处理和控制流指令，如分支、数据处理、加载/存储以及异常管理和系统寄存器操作。 ARMv8架构通过其复杂的寄存器结构、异常处理机制和指令集，为64位和32位应用提供了高效且灵活的运行环境。