如何掌握Armv8-A和Armv9-A架构基础

无论你是IC设计工程师、验证工程师、FPGA工程师、架构工程师、还是微电子相关专业的学生，相信你对ARM 架构一定不陌生。 采用Arm 架构是很合适的一种选择，因为它的优点是商业推广容易，可以使用Arm的成熟生态，使用Arm的成熟的IP，再加上台积电的制造工艺，前期就能降低门槛，依靠技术引进，达到一国际一流水准，其CPU性能、研发速度等，都会比自主研发更快。 Arm Cortex-A SoC在市场上应用广泛，在手机芯片中市场占有率达到99%，除此之外还覆盖了如AI、自动驾驶、视频处理等芯片领域，基本大多数涉及此类应用的芯片公司都会用到Arm的Cortex-A处理器。   Armv8-A和Armv9-A架构在一些性能要求较高的SoC使用广泛，但由于其架构的复杂性，以及对技术能力要求较高，理解整个Armv8-A和Armv9-A架构SoC难度较大，因此掌握Armv8-A和Armv9-A处理器架构及其SoC实现是对自身技术水平的极大提升。

一、ARMv8/ARMv9芯片呈主流

随着 Arm 架构的不断进化，我们的生活也在飞速改变，以手机为例，从ARM v5进化到ARM v6时，把我们从「大哥大」的时代带进了多媒体手机的世界，ARM v6被ARM v7所取代后，则带来了经典的Cortex-A8架构，开辟了触屏智能手机时代，而ARM v7到ARM v8的转变，首次将“64位计算”带到了手机上，让我们能在手机玩大型手游，拍出更高质量的照片，同时也为5G的到来铺平了道路。 并且随着人工智能、物联网(IoT)和5G在全球范围内的飞速发展，Armv9中的新功能将加速每个应用从通用计算到更专业的计算的转变。Armv9也不仅会在智能手机、服务器、笔记本和网络设备领域中出现，未来在汽车无人驾驶、车内智能、物联网设备中我们也将更多的看到它的身影。

  与ARM v8比，ARM v9架构主要在内存的安全性、AI性能机器学习和数字信号处理能力三方面进行了提升。ARM v9架构下的芯片性能将提升30%，给用户和开发者带来了更多的想象。 发布至今，基于ARM v8/v9架构的芯片已陆续成为市场“主流”。根据ARM公司官网上发布的信息显示，目前，国外的谷歌、英伟达、恩智浦、富士通、红帽，国内的联发科、OPPO、VIVO、小米等企业都与ARM v9建立了合作。

二、掌握ARMv8/ARMv9基础知识

学好ARMv8/ARMv9基础知识，有助于我们理解整个体系的软硬件架构。尽管ARM官网提供了很多学习资料，但是官方文档的晦涩难懂，汉化资料往往又不全，学习之路依旧痛苦。企业中，不少工程师在做项目时或多或少都会遇到以下问题：

●  复杂性：Arm处理器的架构设计非常复杂，包含了大量的指令集、寄存器和特性。初学者可能会感到压倒和困惑。

●  抽象概念：处理器架构涉及许多抽象概念，如虚拟内存、缓存一致性、异常处理等。理解这些概念可能需要一定的时间和努力。

●  指令集编码：Arm指令集使用变长编码，不同的指令长度和格式可能会导致理解困难。学习如何解析和执行不同类型的指令可能需要耐心和实践。

●  运行模式：Arm处理器支持多种运行模式，如用户模式、特权模式、异常模式等。理解这些模式之间的切换和权限管理可能是一个挑战。

●  硬件依赖性：学习Arm架构时，通常需要考虑具体的硬件实现和芯片特性。不同的Arm处理器家族和产品系列可能有微妙的差异，需要对特定硬件进行深入研究。

●  文档资源：Arm提供了丰富的文档和技术资源，但有时候可能需要花费一些时间来找到相关的信息和示例代码。

编辑：黄飞