首頁 > 新聞資訊 摘要： 本文主要對Armv8體系的異常處理的基本概念進行介紹。
關鍵字：Armv8、體系結構、ARM架構、異常處理、中斷、復位、同步異常、異步異常
1. 異常處理的基本概念
異常是任何可能導致當前正在執行的程序暫停并導致狀態更改以執行代碼來處理該異常的事件。Armv8體系結構將異常分為兩大類：同步異常和異步異常。
1.1同步異常
同步異常是指處理器執行某條指令而直接導致的異常，往往需要在異常處理函數處理該異常之后，處理器才能繼續執行。這意味著同步異常與執行流同步。
常見的同步異常如下：
- 嘗試訪問一個異常等級不恰當的寄存器。
- 嘗試執行沒有定義的指令
- 使用沒有對齊的SP
- 嘗試執行與PC指針沒有對齊的指令。
1.2 異步異常
異步異常是指異常觸發的原因與處理器當前正在執行的指令無關的異常，中斷屬于異步異常的一種。因此與當前指令流不同步。這意味著無法準確保證何時會發生異步異常。Armv8-A 架構只要求它在有限的時間內發生。也可以暫時屏蔽異步異常。這意味著異步異常可以在發生異常之前處于掛起狀態。
常見的異步異常包括物理中斷和虛擬中斷。物理中斷是響應于 PE 外部產生的信號而產生的。虛擬中斷可以由外部產生，也可以由在 EL2 處執行的軟件產生。
Arm 架構有兩種中斷類型，IRQ 和 FIQ。在舊版本的 Arm 架構中，FIQ 被用作更高優先級的快速中斷。在Armv8-A 和 Armv9-A 中 FIQ 與 IRQ 具有相同的優先級。
IRQ 和 FIQ 具有獨立的路由控制，通常用于實現安全和非安全中斷。
Armv8.8-A 和 Armv9.3-A 添加了不可屏蔽中斷 (NMI) 。
2. 異常處理及返回
當發生異常時，中斷當前程序流程。處理元件 (PE) 將更新當前狀態并分支到向量表中的某個位置。通常這個位置將包含通用代碼，用于將當前程序的狀態推送到堆棧上，然后分支到進一步的代碼。
當發生異常時，必須保留當前狀態以便可以返回。PE 會自動保存異常返回地址和當前PSTATE.存儲在通用寄存器中的狀態必須由軟件保存。然后，PE 會將當前更新為PSTATE體系結構中為該異常類型定義的類型，并分支到向量表中的異常處理程序。
獲取異常的PSTATE位置存儲在 System registerSPSR_ELx中，其中 <x> 是獲取異常的異常級別的編號。異常返回地址存儲在 中ELR_ELx，其中 <x> 是異常被處理到的異常級別。
軟件可以通過從 AArch64 執行 ERET 指令來啟動異常返回。這將根據SPSR_ELx的值配置返回的異常級別，其中 <x> 是返回的級別。SPSR_ELx包含要返回的目標級別和目標執行狀態。
執行 ERET 指令時，狀態將從SPSR_ELx 中恢復，程序計數器將更新為ELR_ELx中的值。
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