二、硬件基础
2.1 为什么选择ARM
经典的操作系统介绍都是采用X86体系的，ARM是未来的趋势。
- ARM的发展
ARM 32位指令集->加入 Thumb 16位指令集->多核、SIMD、TrustZone->ARM V7->ARM V8(64位虚拟地址、扩大物理地址、硬件加速加密、新的异常模型) - ARMV8基础平台SOC
- 不同的核（大中小，控制功耗）
- 有安全分区、常规分区（TrustZron）
2.2 AArch64体系结构
- ARMv8支持的执行模式：Aarch64，Aarch32支持不同指令集
- Aarch64实现：PC（Program Count）
- ARM寄存器：31个64位寄存器、1个PC寄存器、4个栈寄存器(专门保存栈的状态，不用在栈上保存，比如x86的ebp)、3个异常链接寄存器、3个程序状态寄存器
- 指令集：ARM是RISC指令集（固定长度、更多通用寄存器、Load/Store结构唯一方式访问内存、简化寻址方式）
- 特权级：
- 系统状态寄存器：抽象进程状态信息（PSTATE）：
- 系统控制寄存器：大小端、使用MMU、检Tag、内存系统
- 内存系统相关寄存器：控制内存页表的管理
- 地址翻译：
- 内存空间分配：kernel space 和 user space 之间有空洞（用户有地址映射到空洞是非法映射）：
2.3 操作系统启动过程
2.4 中断和异常的概念
- 中断（Interrupt）：
- 外部硬件设备所产生的信号
- 异步：产生原因和当前执行指令无关，如程序被磁盘读打断
- 异常（Exception）：
- 软件的程序执行所产生的事件
- 包括系统调用：用户程序请求操作系统系统服务
- 同步：产生和当前执行或试图执行的指令相关
- AArch64的中断（异步异常）
- 重置（Reset）：
- 最高级别的异常，用以执行代码初始化CPU核心
- 由系统首次上电或者控制软件、Watchdog等触发
- 中断（Interrupt）：
- CPU外部的信号触发、打断当前执行
- 如计时器中断、键盘中断
- AArch64的异常（同步异常）
- 终止（Abort）：
- 失败的指令获取或者数据访问
- 如访问不可读的内存地址
- 异常产生指令