ARMv8-A架构参考手册：ARM技术详解

"ARM® Architecture Reference Manual ARMv8, for ARMv8-A architecture profile" 本文档是ARM Limited或其关联公司的版权作品，涵盖了从2013年到2017年的版本，具体版本为ARM DDI 0487B.a (ID033117)。它详细阐述了ARMv8架构，该架构是针对ARMv8-A架构配置的参考手册。ARMv8-A是ARM架构的一个64位变体，它引入了对64位计算的支持，同时保持与某些32位指令集的兼容性。 在ARMv8-A架构中，主要包含以下几个关键概念和技术： 1. **A64指令集**：ARMv8-A引入了全新的A64指令集，这是一种64位指令集，旨在提供更高的性能和效率。A64指令集与之前的32位指令集（如A32和Thumb-2）不同，但通过软件可以实现向后兼容。 2. **AArch64状态和AArch32状态**：ARMv8-A架构支持两种执行状态，即64位的AArch64状态和32位的AArch32状态。处理器可以在这两种状态之间切换，允许运行32位和64位的应用程序。 3. **寄存器结构**：在AArch64状态下，通用寄存器的数量显著增加，从32个扩展到了64个，每个寄存器都是64位宽，提高了并行处理能力。 4. **内存模型**：ARMv8-A支持统一的虚拟内存体系结构，这意味着所有类型的内存（代码、数据、I/O）都可以通过相同的地址空间访问，简化了内存管理。 5. **安全性增强**：引入了TrustZone技术，提供硬件级别的安全隔离，允许在一个系统中安全地运行多个操作系统和应用。 6. **虚拟化支持**：ARMv8-A提供了硬件虚拟化功能，允许在一个物理处理器上运行多个独立的虚拟机，每个都有自己的操作系统和应用程序。 7. **异常和中断处理**：ARMv8-A改进了异常和中断处理机制，使其更高效，并增加了对软件中断（SIs）和数据错误报告的支持。 8. **NEON和MVE向量处理**：ARMv8-A继续支持NEON先进SIMD（单指令多数据）单元，同时在某些配置中引入了MVE（Machine Learning and Vector Extensions），为机器学习和高性能计算提供硬件加速。 9. **系统寄存器**：系统寄存器用于控制和查询系统的各种状态和特性，如内存管理、中断处理和调试功能。 10. **二进制兼容性**：尽管引入了新的指令集，但ARMv8-A仍保持对EABI（Embedded Application Binary Interface）的兼容性，确保旧代码能够在新平台上编译和运行。 请注意，使用这份文档时应遵守版权规定，未经ARM Limited明确书面许可，不得复制或使用其中的信息。此外，文档中的信息可能受到专利保护，使用时需遵守相关法律法规。