[硬件资讯]ARM 64位处理器架构ARMv8技术浅析 [复制链接]

　　 @&F@I3`{  
　　 h"mi"H^o  
　　当地时间10月25-27日，ARM在美国加州圣克拉拉举行了一场技术大会“ARM TechCon 2011”，正式宣布了自己的第一款64位处理器架构“ARMv8”。ARM公司院士、首席架构师Richard Grisenthwaite随即对新架构做了比较深入的技术讲解。 VZka}7a  
　　 Oc].@Jy  
3\O|ii  
　　 O)|P,?  
xiF7}]d+  
　　 9I7\D8r  
o Pci66  
　　 ocbB&  
　　ARM表示，ARMv8 ISA(指令集架构)的引入只是其64位产品发展途中的第一步，计划今年提供GNU工具和64位Linux系统内核，并发布新的标准规范和模型，然后2012年着重开发完善生态系统，2013年及以后陆续放出原型系统。 85:NFa@J  
　　 u6V/JI}g  
　　ARMv8完全向下兼容现有的32位ARMv7软件，而且运行于ARMv8上的64位操作系统也可以简单、高效地支持现有的32位软件。但愿向下兼容不会成为ARM的累赘。 4BYE1fUzd  
　　 Am0{8
'  
q#A(gyy  
　　 B5V_e!*5F*  
　　ARMv8是下一个版本的ARM处理器架构，在32位指令的基础上增加64位操作能力，拥有AArch32、AArch64两种执行状态，而且都专注于ARM最擅长、最让人喜欢的高能效。
W1Lr_z6  
　　 r~-.nb"P  
5<pftTcZ  
　　 7\zZpPDV  
　　ARM处理器架构历史演化图：ARMv8集成了之前的各种技术特性，尤其是兼容ARMv7-A的关键特性。 \6?A!w~6  
　　 5RH2"*8T  
6Tw#^;q-  
　　 , ^F)L|  
　　AArch32、AArch64分别采用A32+T32、A64指令集，均包含标量浮点单元和高级SIMD。 -4rDbDsr  
　　 LH 3}d<{  
B&+`)E{KB  
　　 9j]sD/L5q  
　　ARMv8现在还只是个概念，ARM自己还没有宣布任何时机产品，仅仅给开发人员提供了一个预览，需要很长的时间去开发、去构筑整个生态系统，包括ARM自己及其合作伙伴的共同努力，因此ARMv7-A架构仍然有着广阔的发展天地。ARMv8的完整规范将在2012年下半年公布。
X:a`B(@S  
　　 G&xo1K]  
"vCM}F  
　　 OH^N" L  
　　ARM透露说，早在2007年他们就已经开始了64位架构的开发工作，而之所以到现在才正式宣布，是因为需要考虑的因素太多太多，包括解决超大虚拟寻址空间的支持、预测ARM传统市场的未来需求、拓展ARM的市场空间等等。 (bOpV>\Q7  
　　 o@]So(9f  
2$_9cF Wm  
　　 CM)Q&:  
　　AArch64是一套新的指令集，支持ARMv7架构中的所有功能，包括TrustZone、虚拟化等等，而且内存翻译系统也是基于ARMv7而来的，采用LPAE表格式，翻译表寄存器最高支持48位虚拟寻址。 \~d";~Y`  
　　 R+q"_90_  
P1b'%  
　　 <^b7cOFQ
 
　　AArch64指令集的长度固定为32-bit，在语法上也和AArch32基本一样，只在必要的地方做了修改，此外随时都可以访问31个通用寄存器，而且宽度都是64-bit的。 Cz4)Yz  
　　 GLn{s  
~U(,TjJb  
　　 |py6pek|  
　　A64、A32不同之处在于，新指令都支持64-bit操作，条件指令要少得多，没有任意长度的载入/存储多重指令。 ,:~0F^z  
　　 wiaX&-c]8  
-[= drj9I  
　　 k4qp u=@U  
　　A64的高级SIMD和浮点指令集与A32基本类似，高级SIMD同样共享浮点寄存器文件，并有三处重要改进：32个128-bit宽度寄存器、支持双精度浮点执行、完整支持IEEE754标准。 bWl5(S` Z  
　　 < v]3g  
D'Z|}(d&  
　　 %N;!+ ;F_g  
　　A64的通用寄存器文件和媒体寄存器文件。 `r5$LaD  
　　 a9n^WOJ6  
<9=9b_z  
　　 5Zmw} M  
　　指令级支持加密AES、SHA-1、SHA-256。 ,BFE=:ZIK  
　　 {T"0DSV  
EFpIp4_Y  
　　 ZYf2XI(_"  
　　意外模型。有四种意外级别，EL3到EL0。 Xi?b]Z  
　　 < B_Vc:Q  
]M)O YY  
　　 TI9UXa:V\  
　　分组寄存器。 h/x
0]@M&  
　　 th6+
2&B6  
iv phlw  
　　 kOvDl!^  
　　意外模型结构图。 U yw-2]!n  
　　 awvDe  
K"<PGOF  
　　 K:'q>D@  
　　意外模型命名规则。 h._nK\  
　　 7W6cM%_B  
[4fU+D2\d  
　　 |uW:r17  
　　MMU内存管理单元支持：最高48位虚拟寻址，最大16EB容量。 USN8N (  
　　 jBaB@LO9G  
fN"(mW>!  
　　 iHf-{[[Z  
　　页面表信息。 p
fx
3C*  
　　 d:G]1k;z  
B?$ "\;&  
　　 j@Yi`a(sdm  
　　AArch64/AArch32架构关系。 gyS+9)gY  
　　 A:<;M@q!  
'qdPw%d  
　　 i{D=l7j|w  
　　ARM特别强调说，ARMv8新架构并不意味着AArch32的终结，事实上后者还有所增强，带来了多项与寄存器宽度无关的新功能。 x{NX8lN  
　　 ~}K5#<  
　　 Ll MpS<2NO