16-Understanding the Armv8.x extensions

目录

• • • • 1 Overview
      • 2 What does Armv8.x-A mean?
      • 3 Why do we need the .x extensions?
      • 4 Processor implementation of Armv8.x-A
      • 5 Feature implementation between Armv8.x versions
      • 6 Armv8.x extensions and features
      • • Armv8.1-A
        • Armv8.2-A
        • Armv8.3-A
        • Armv8.4-A
        • Armv8.5-A and Armv9.0-A
        • Armv8.6-A and Armv9.1-A
        • Armv8.7-A and Armv9.2-A
        • Armv8.8-A and Armv9.3-A
      • 7 Which .x extension does my processor implement?
      • 8 Armv8.x-A and the SBSA

1 Overview

对 Arm 架构的添加以版本增量的形式提供，称为扩展。 扩展允许根据合作伙伴的需求定期发布新功能，而无需对主要架构进行重大更改. ARM每年都会发布一个新的扩展。 与此一致，我们的 Cortex CPU（我们的架构实现）根据它们的发布时间使用最新的扩展。
本文解释了 Arm 架构的扩展，并提供了有关如何阅读和使用它们的指导。

2 What does Armv8.x-A mean?

Arm架构有不同的版本。 这些不同的版本通常显示为 ArmvX，其中 X 是版本号。 例如，Armv8-A 表示 Arm A-profile 架构的v8 版。 Armv8-A 等版本是该架构的主要版本。

但是，也有一些次要版本添加到主要版本中。 这些次要版本称为 .x 扩展。 例如，Armv8.1-A 表示 A-profile 架构的v8版本，.1 扩展。

3 Why do we need the .x extensions?

Arm 架构的主要版本的开发可能需要很多年。 例如，Armv7-A 于 2007 年发布，Armv8-A 紧随其后的 6 年后，即 2013 年。由于架构需要在主要版本之间演进以添加新功能，因此添加了次要版本，即 .x 扩展名。

自 Armv8-A 发布以来，在主要版本之间添加架构的过程已经正式化。 现在每年都会发布 .x 扩展名。 从基本规范 Armv8.0-A 开始，2015 年添加了 Armv8.1-A 扩展，2016 年添加了 Armv8.2-A 扩展，依此类推。 每个 .x 扩展都建立在最后一个的基础上，因此 Armv8.2-A 包含 Armv8.1-A 的所有功能，并添加了新功能。

每个 .x 扩展名都相对较小。 基本规范和原始版本的 Arm 架构参考手册 (Arm ARM) 大约有 6,000 页长。 相比之下，Armv8.3-A 规范只有 48 页长。

4 Processor implementation of Armv8.x-A

每个 .x 扩展都包含一组功能，一些是强制性的，一些是可选的。 如果处理器实现了该扩展号码的所有强制性功能，以及来自所有先前扩展的功能，则它实现了 .x 扩展。

例如，要描述为实现 Armv8.2-A，处理器必须实现以下所有强制性功能：

• Armv8.0-A - the base specification and original release.
• Armv8.1-A - the previous extension.
• Armv8.2-A - the new extension.

注意：某项功能最初可能是可选的，但后来成为强制性的。 例如，Dot Product 指令在从 Armv8.0-A 到 Armv8.3-A 的所有扩展中都是可选的，但在 Armv8.4-A 中成为强制性的。

5 Feature implementation between Armv8.x versions

Armv8.x-A 处理器可以实现下一个 .x 扩展中的任何功能。 但是，在此之后，它无法实现来自任何 .x 扩展名的功能。

例如，描述为实现 Armv8.1-A 的处理器：

• 必须实现 Armv8.0-A 和 Armv8.1-A 的所有强制性功能。
• 允许实现来自 Armv8.2-A 的一些功能。
• 不允许实现来自 Armv8.3-A、Armv8.4-A 等的功能。

6 Armv8.x extensions and features

在这里，我们总结了在每个 Armv8.x-A 扩展中添加的新功能。 我们不提供完整列表，但包含最重要的功能。 注意某些功能仅限于 AArch64 状态.

注意：AArch32 是 32 位执行状态，在 Armv8-A 之前的所有版本的 Arm 架构中都支持。 AArch64 是 64 位执行状态，仅在 Armv8-A 架构中受支持。

Armv8.1-A

• Atomic memory access instructions (AArch64)
• Limited Order regions (AArch64)
• Increased Virtual Machine Identifier (VMID) size, and Virtualization Host Extensions (AArch64) –VHE
• Privileged Access Never (PAN) (AArch32 and AArch64)

Armv8.2-A

• Support for 52-bit addresses (AArch64) –LPA
• The ability for PEs to share Translation Lookaside Buffer (TLB) entries (AArch32 and AArch64)
• FP16 data processing instructions (AArch32 and AArch64)
• Statistical profiling (AArch64)
• Reliability Availability Serviceabilty (RAS) support becomes mandatory (AArch32 and AArch64)

Armv8.3-A

• Pointer authentication (AArch64) –PAC
• Nested virtualization (AArch64) – 虚拟化嵌套
• Advanced Single Instruction Multiple Data (SIMD) complex number support (AArch32 and AArch64)
• Improved JavaScript data type conversion support (AArch32 and AArch64)
• A change to the memory consistency model (AArch64)
• ID mechanism support for larger system-visible caches (AArch32 and AArch64)

Armv8.4-A

• Secure virtualization (AArch64) –S-EL2
• Nested virtualization enhancements (AArch64)
• Small translation table support (AArch64)
• Relaxed alignment restrictions (AArch32 and AArch64)
• Memory Partitioning and Monitoring (MPAM) (AArch32 and AArch64)
• Additional crypto support (AArch32 and AArch64)
• Generic counter scaling (AArch32 and AArch64)
• Instructions to accelerate SHA512 and SHA3 (AArch64 only)

Armv8.5-A and Armv9.0-A

• Memory Tagging (AArch64) –MTE
• Branch Target Identification (AArch64)
• Random Number Generator instructions (AArch64)
• Cache Clean to Point of Deep Persistence (AArch64)

Armv8.6-A and Armv9.1-A

• General Matrix Multiply (GEMM) instructions (AArch64)
• Fine grained traps for virtualization (AArch64)
• High precision Generic Timer
• Data Gathering Hint (AArch64)

Armv8.7-A and Armv9.2-A

• Enhanced support for PCIe hot plug (AArch64)
• Atomic 64-byte load and stores to accelerators (AArch64)
• Wait For Instruction (WFI) and Wait For Event (WFE) with timeout (AArch64)
• Branch-Record recording (Armv9.2 only)

Armv8.8-A and Armv9.3-A

• Non-maskable interrupts (AArch64)
• Instructions to optimize memcpy() and memset() style operations (AArch64)
• Enhancements to PAC (AArch64)
• Hinted conditional branches

7 Which .x extension does my processor implement?

Arm 架构包括一组功能寄存器（ID寄存器），用于报告处理器支持的功能。 对于由 .x 扩展名添加的每个新功能，即使是可选功能，这些功能寄存器中的字段会报告它是否受支持。

例如，ID_AA64MMFR2_EL1.AT 告诉您是否支持 Armv8.4-A 中的relaxed alignment要求。

下面总结了一些Core对应的架构扩展

8 Armv8.x-A and the SBSA

服务器基础系统架构 (SBSA ： Server Base System Architecture) 提供了服务器的硬件要求。 SBSA 确保操作系统、管理程序和固件正确运行。 对于标准化程度很重要的服务器，SBSA 包括必须实施架构扩展的规则。

下表总结了与 Armv8.x-A 扩展相关的 SBSA 要求：

总结

以上是生活随笔为你收集整理的16-Understanding the Armv8.x extensions的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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