aarch64 当前运行状态和状态保存-pstate 寄存器组和SPSR寄存器

 

参考：Arm Architecture Reference Manual for A-profile architecture   C5.2 Special-purpose registers

 

当前运行状态

 

PSTATE不是一个寄存器，它表示的是保存当前 process 状态信息的一组寄存器或者一些标志位信息的统称

 

aarch64 状态下，PSTATE 里面包含的 信息包括下面 字段。 

 type ProcState is ( 
 bits (1) N, // Negative condition flag 
 bits (1) Z, // Zero condition flag 
 bits (1) C, // Carry condition flag 
 bits (1) V, // Overflow condition flag 
 bits (1) D, // Debug mask bit [AArch64 only] 
 bits (1) A, // SError interrupt mask bit 
 bits (1) I, // IRQ mask bit 
 bits (1) F, // FIQ mask bit 
 bits (1) PAN, // Privileged Access Never Bit [v8.1] 
 bits (1) UAO, // User Access Override [v8.2] 
 bits (1) DIT, // Data Independent Timing [v8.4] 
 bits (1) TCO, // Tag Check Override [v8.5, AArch64 only] 
 bits (2) BTYPE, // Branch Type [v8.5] 
 bits (1) ZA, // Accumulation array enabled [SME] 
 bits (1) SM, // Streaming SVE mode enabled [SME] 
 bits (1) ALLINT, // Interrupt mask bit 
 bits (1) SS, // Software step bit 
 bits (1) IL, // Illegal Execution state bit 
 bits (2) EL, // Exception level 
 bits (1) nRW, // not Register Width: 0=64, 1=32 
 bits (1) SP, // Stack pointer select: 0=SP0, 1=SPx [AArch64 only] 
 bits (1) SSBS, // Speculative Store Bypass Safe 
 ) 

 

有些字段可以通过 特殊寄存器 读写 

NZCV

DAIF

CurrentEL

spsel

PAN

UAO

DIT

ALLINT

SSBS

 

下面这些字段 可以使用 MSR 指令直接 写入 

 PSTATE.{D, A, I, F, SP, PAN, UAO, SSBS, TCO}

 

下面这些字段，可以在 EL0 级别访问

PSTATE.{N, Z, C, V, SSBS, DIT, TCO}.

如果  SCTLR_EL1.UMA  为 0, 这些也可以在 EL 0 访问： PSTATE.{D, A, I, F}

 

异常发生时的状态保存

SPSR_EL1  SPSR_EL2   SPSR_EL3  

SPSR_EL1 Holds the saved process state when an exception is taken to EL1

异常目标等级

SPSR_EL1 寄存器 保存 异常切换目标等级为  EL1 的 ，程序切换前的状态。

相应的，SPSR_EL2   SPSR_EL3  保存，异常切换目标等级位 EL2  EL3 的，程序切换前的状态。

 

异常发生前程序运行状态

在异常发生前，程序可能在 32 位模式 或者 64 位模式。 通过 SPSR_EL1 的  bit[4] 来确定， bit[4] == 1， 则异常发生前，程序是 32 位模式， bit[4]==0，则异常发生前，程序是 64位模式。

根据 bit[4] 为 0 或 1 的不同， SPSR_EL1 的其他 字段也有差异。

当 bit[4] == 0 时，之前的模式为 64 位模式，SPSR_EL1 包含字段

 

当 bit[4] == 1 时，之前模式位 32 位模式， SPSR_EL1 包含字段

 

 

 

SPSR_EL2 和 SPSR_EL3 也相同的逻辑。