Preface
2013年，ARM发布了64位ARMv8架构，这是自2007年的ARMv7架构以来，ARM架构的第一次主要改变。
Chapter 1 Introduction
ARMv8包含32位执行状态和64位执行状态。
AArch64用来描述64位执行状态。
AArch32用来描述32位执行状态，其基本上和ARMv7一样。
GNU和Linux的文档，有时将AArch64称为ARM64.
ARMV8-A的许多基本概念和ARMv7-A相同。
Cortex-A系统包含ARMv8-A和ARMv7-A
Cortex-A5/7/8/9/15/17为ARMv7-A架构。
Cortex-A53/57为ARMv8-A架构
ARMv8处理器通过AArch32执行环境仍然支持ARMv7-A软件（除了一些例外）。
64位处理器有一些性能提升：
- 支持通过寄存器传递8个参数。
- 64位寄存器
- 更大的虚拟地址空间。
Chapter 2 ARMv8-A Architecture and Processors
2.1 ARMv8-A
ARMv8-A是用于Application Profile的最新一代ARM架构。
Large physical address
64-bit virtual addressing
Automatic event signaling
可实现power-efficient和高性能spinlocks。
Larger register files
31个64位通用寄存器
Efficient 64-bit immediate generation
Large PC-relative addressing range
+/- 4GB的地址范围，共享库和位置无关代码的寻址更大了。
Additional 16KB and 64KB translation granules
减小了TLB miss的几率和page walk的深度。
New exception model
减小了OS和hypervisor的复杂性。
Efficient cache management
Hardware-accelerated cryptography
Load-Acquire, Store-Release instructions
为C++11, C11, Java内存模型设计，通过产生显式的内存屏障指令提高线程安全代码的性能。
NEON double-precision floating-point advanced SIMD
2.2 ARMv8-A processors properties
Cortex-A53 processor
中等，低功耗处理器，可以有1到4核，每个核有一个L1 cache。可选的L2 cache。
A53可以和A57组成big.LITTLE配置。
A53具有下列特性
- In-order, 8 stage pipeline
...
Cortex-A57 processor
A57用于手机和商业电脑应用。
具有以下特性：
Out-of-order, 15+ stage pipeline
Chapter 3 Fundamentals of ARMv8
有4个Exception levels，EL决定privilege level。
EL0 Normal user applications.
EL1 Operating system kernel typically described as priviledged.
EL2 Hypervisor.
EL3 Low-level firmware, including the Secure Monitor.
ARMv8-A提供两种security states：Secure和Non-secure。Non-secure状态也被称为为Noraml World。
ARMv8-A也提供虚拟化支持，但是只在Normal world支持。
3.1 Execution states
ARMv8有两种执行状态：AArch64和AArch32。
在AArch64状态，执行64位指令。在AArch32状态，执行A32或T32指令。
3.2 Changing Exception levels
ARMv7 processor mode
AArch64，处理器模式映射到exception levels。
异常等级改变有下列规则
1 移到更高的异常等级意味着更高的执行权限。
2 异常不能使等级变低。
3 EL0没有异常处理。
4 异常引起程序流的改变，异常包括：
中断，内存异常，未定义指令，系统调用，secure monitor或者hypervisor traps
5 结束异常，返回到之前的异常等级通过执行ERET指令实现。
6 从一个异常返回，可以留在同一个异常等级或更低的异常等级，不能移到更高的异常等级。
7 改变异常等级不改变安全状态，除了从EL3返回到非安全状态。
3.3 Changing execution state
为了改变同一个异常等级下的执行状态，需要切换到更高的异常等级，然后切回来。
只有在改变异常等级时，才能切换执行状态。EL3不能切换到更高的异常等级，所以不能改变执行状态，只有通过reset才能改变。
总结：
改变到AArch32要求降低异常等级。
改变到AArch64要求提高异常等级。
产生一个异常，或者从异常返回，如果异常等级不变，则执行状态不能改变。
当ARMv8处理器在一个异常等级运行AArch32状态。它有和ARMv7相同的异常模型。
