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ARMv8アーキテクチャ

ARMv8-AはARMアーキテクチャに64ビットアーキテクチャのサポートを導入し、以下を含みます。
  • 64ビット汎用レジスタ、SP(スタック ポインタ)、およびPC(プログラム カウンタ)
  • 64ビット データ処理と拡張仮想アドレシング
  • 2つの実行状態
    • AArch64 - 64ビット実行状態(例外モデル、メモリ モデル、プログラマ モデル)とその状態をサポートする命令セット
    • AArch32 - 32ビット実行状態(例外モデル、メモリ モデル、プログラマ モデル)とその状態をサポートする命令セット

実行状態は次の3つの主要命令セットをサポートします。

  • A32(またはARM): 32ビット固定長命令セット、各種のアーキテクチャ バリアントによって強化。 現在AArch32と呼ばれる32ビット アーキテクチャ実行環境の一部。
  • T32(Thumb):最初は16ビット固定長命令セットとして導入され、後にThumb-2技術の導入で混合長16ビットおよび32ビットの命令セットとして強化された。 現在AArch32と呼ばれる32ビット アーキテクチャ実行環境の一部。
  • A64: 32ビット固定長命令セット。ARMおよびThumb命令セットに類似の機能を提供する。 ARMv8-Aで導入されたAArch64命令セット。 

ARM ISAは、最先端のアプリケーション開発者の増大する要求を満たすために絶えず向上を続ける一方で、ソフトウェア開発への投資を保護するために必要な下位互換性が維持されています。 ARMv8-AにはA32とT32に加えてA64命令セットとの整合性を維持するために追加されたものがあります。

 

 
 


A64は、AArch64実行状態をサポートする新しい32ビット固定長命令セットです。 以下はA64 ISAの特性の概要です。
  • 5ビットレジスタ指定子に基づくクリーン デコード テーブル
  • 命令のセマンティクスは概ねAArch32と同じ
  • 常時アクセス可能な31個の汎用64ビット レジスタ  
  • GPレジスタのモード対応バンク化なし - 性能とエネルギー効率の改善
  • プログラム カウンタ(PC)とスタック ポインタ(SP)は汎用レジスタではない
  • 専用ゼロ レジスタがほとんどの命令で使用可能

A32との主な相違点

  • 64ビット オペランドをサポートする新しい命令   ほとんどの命令で32ビットまたは64ビット引数が使用可能
  • アドレスのサイズは64ビット想定   対象とする主なデータ モデルはLP64とLLP64
  • 条件付き命令はAArch32よりはるかに少ない   条件付き命令 {分岐、比較、選択}
  • 任意の長さでの複数命令のロード/ストアなし   レジスタ ペアの処理にLD/ST 'P'を追加

A64 Advanced SIMDとスカラ浮動小数点サポートはセマンティックのレベルではA32のサポートに類似し、V0~V31で浮動小数点/ベクタ レジスタ ファイルが共通。 A64での3つの主要な改善は次のとおりです。

  • 128ビット レジスタの増加: 32本の128ビット幅レジスタ  64ビット幅のレジスタと見なすことができる
  • Advanced SIMDはDP浮動小数点の実行をサポート
  • Advanced SIMDはIEEE 754の実行を完全サポート。丸めモード、非正規化、NaN処理

さらに次のようなIEEE754-2008用の浮動小数点命令があります。

  • MaxNum/MinNum命令
  • RoundTiesAwayでの浮動小数点から整数への変換

A64とA32とではレジスタのパック モデルが異なる:

 すべてのベクタ レジスタは128ビット幅、Vx[127:0]:

  • 倍精度スカラ浮動小数点はVx[63:0]を使用
  • 単精度スカラ浮動小数点はVx[31:0]を使用

 

 


The ARM software development tools are used extensively throughout the processor design cycle and set the standard for the ecosystem, providing comprehensive code generation and debug support for all ARM processors.

The latest generation of tools, developed alongside the ARMv8 architecture, consists of virtual platforms, code generation tools, debug solutions and performance analysis tools.

More information on ARM tools support for ARMv8 covering ARM Development Studio 5 for ARMv8, ARM Fast Models for ARMv8 and the ARM Foundation Model can be found on the ARMv8 tools page.


Open source components are key to many of today's innovative products and Linaro is dedicated to the timely availability of robust and well optimized open source components for the next generation of innovative products and beyond.

To begin the process for ARMv8, early versions of the tools and kernel components are available for download at http://www.linaro.org/engineering/ARMv8 along with instructions on how to use the ARMv8 Foundation Model to execute and debug code prior to the widespread availability of silicon based development platforms.


ARMv8 Architecture Technical Preview(300Kb PDFホワイト ペーパー)

ARMv8 Architecture Technical Preview(300Kb PDFプレゼンテーション)

Application Binary Interface (ABI) for the ARM Architecture(ログインが必要)

ARMv8 Instruction Set Overview(ログインが必要)

Investor Presentation on the ARMv8-A Architecture

Nandan Nayampally, VP Marketing CPU Group, discusses the features and use-cases of ARMv8-A, the architecture behind ARM’s latest CPU products.

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