ARMv8 异常处理简介

（2）堆栈指针寄存器SP

在AArch64状态下，除了通用寄存器外，还为以下每个异常级别实现了专用的堆栈指针寄存器，

堆栈指针寄存器为：

• SP_EL0和SP_EL1。

  
  

• 如果实现包括EL2，则为SP_EL2。

  
  

• 如果实现包括EL3，则为SP_EL3。

堆栈指针寄存器选择：

在EL0上执行时，处理器使用EL0堆栈指针SP_EL0。在其他任何异常级别执行时，可以将处理器配置为使用SP_EL0或配置为对应该异常级别的堆栈指针SP_ELx。默认情况下，采用目标异常级别的堆栈指针SP_ELx。例如，EL1的异常选择SP_EL1，软件可以在目标异常级别执行的时候通过更新PSTATE.SP来指向SP_EL0的堆栈指针。

可以通过异常级别的堆栈指针后缀表明所选的堆栈指针：

t表明使用SP_EL0堆栈指针。

h表明使用SP_ELx堆栈指针。

t和h后缀基于线程(thread)和处理程序(handler)的首字母。

（3）保存的程序状态寄存器SPSR

保存的程序状态寄存器SPSR（Saved Program Status Registers）用于在发生异常时保存处理器状态。在AArch64状态下，每个异常级别都有一个SPSR：

• SPSR_EL1，发生在EL1的异常。

  
  

• 如果实现了EL2，则为SPSR_EL2，发生在EL2的异常。

  
  

• 如果实现了EL3，则为SPSR_EL3，发生在EL3的异常。

注：EL0不能处理异常。

当处理器发生异常时，会将处理器状态从SPSTATE中的PSTATE(Process state)保存到对应异常级别的SPSR。例如，如果异常发生在EL1，则将处理器状态保存在SPSR_EL1中。

保存处理器状态意味着异常处理程序可以：

• 从异常返回时，将处理器状态恢复到SPSR中存储的异常级别的状态。例如，异常处理程序从EL1返回时，处理器状态恢复到存储在SPSR_EL1中的状态。

  
  

• 检查发生异常时PSTATE的值，确定引起异常指令的当前执行状态和异常级别,例如，当前执行状态是AArch64还是AArch32等。

（4）异常链接寄存器（ELR）

异常链接寄存器ELR(Exception Link Registers)包含异常返回地址。当处理器发生异常时，返回地址将保存在异常级别对应的ELR中。例如，当处理器将异常处理交给EL1处理时，会将异常返回地址保存在ELR_EL1中。在异常返回时，PC恢复到存储在ELR中的地址。例如，从EL1返回时，PC将恢复到ELR_EL1中存储的地址。

AArch64状态为每个异常级别都提供了ELR寄存器：

• ELR_EL1，用于EL1的异常。

  
  

• 如果实现了EL2，ELR_EL2用于EL2的异常。

  
  

• 如果实现了EL3，ELR_EL3用于EL3的异常。

（5）ESR(Exception Syndrome Register)

异常综合表征寄存器ESR_ELn包含的异常信息用以异常处理程序确定异常原因。仅针对同步异常和SError进行更新。因为IRQ或FIQ中断处理程序从通用中断控制器（GIC）寄存器的信息获取状态。

• ESR_ELn的BIT[31:26]指示处理程序执行对应的异常，比如：

  
  

  EC == 0b100010，PC alignment fault exception. 

  
  

  EC == 0b100101，Data Abort taken without a change in Exception level.

  
  

  EC == 0b101111，SError interrupt.

  
  

• 位[25]表示被捕获指令的长度（0为16位指令，1为32位指令）

  
  

• 位[24：0]构成ISS域(Instruction Specific Syndrome)，根据EC域指定的不同异常类型，ISS有不用的解释。有：

  
  

  ISS encoding for an exception from an Instruction Abort

  
  

  ISS encoding for an exception from a Data Abort

  
  

  ISS encoding for an SError interrupt

  
  

  ISS encoding for an exception from a WFI or WFE instruction.

  等等。

以 Data Abort为例，ISS解读如下：