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ARM64 ELF hwcaps

本文描述了 arm64 ELF hwcaps 的用法和语义。

1. 简介

某些硬件或软件特性仅在部分 CPU 实现上可用，或者仅在某些内核配置下可用，但它们没有可供 EL0 处的用户空间代码使用的架构化发现机制。内核通过一组称为 hwcaps 的标志向用户空间暴露这些特性的存在，这些标志通过辅助向量（auxiliary vector）暴露。

用户空间软件可以通过获取辅助向量的 AT_HWCAP、AT_HWCAP2 或 AT_HWCAP3 条目，并测试相关标志是否被设置来检测特性，例如

bool floating_point_is_present(void)
{
        unsigned long hwcaps = getauxval(AT_HWCAP);
        if (hwcaps & HWCAP_FP)
                return true;

        return false;
}

如果软件依赖于由 hwcap 描述的特性，它应该在尝试使用该特性之前检查相关的 hwcap 标志，以验证该特性是否存在。

无法通过其他手段可靠地探测特性。当某个特性不可用时，尝试使用它可能会导致不可预测的行为，并且不保证会产生任何指示该特性不可用的可靠信号（例如 SIGILL）。

2. hwcaps 的解释

大多数 hwcaps 用于指示 EL0 处的用户空间代码无法访问的架构化 ID 寄存器所描述的特性的存在。这些 hwcaps 是根据 ID 寄存器字段定义的，并且在解释时应参考 ARM 架构参考手册 (ARM ARM) 中这些字段的定义。

此类 hwcaps 在下文以如下形式描述

Functionality implied by idreg.field == val.

此类 hwcaps 指示当 idreg.field 具有值 val 时，ARM ARM 定义为存在的功用的可用性，但并不表明 idreg.field 精确等于 val，也不表明由 idreg.field 的其他值所暗示的功用不存在。

其他 hwcaps 可能指示仅通过 ID 寄存器无法描述的特性的存在。这些特性可能无需参考 ID 寄存器进行描述，并且可能参考其他文档。

3. AT_HWCAP 中暴露的 hwcaps

HWCAP_FP

由 ID_AA64PFR0_EL1.FP == 0b0000 所隐含的功能。

HWCAP_ASIMD

由 ID_AA64PFR0_EL1.AdvSIMD == 0b0000 所隐含的功能。

HWCAP_EVTSTRM

通用定时器（generic timer）被配置为以大约 10KHz 的频率生成事件。

HWCAP_AES

由 ID_AA64ISAR0_EL1.AES == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_PMULL

由 ID_AA64ISAR0_EL1.AES == 0b0010 所隐含的功能。

HWCAP_SHA1

由 ID_AA64ISAR0_EL1.SHA1 == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_SHA2

由 ID_AA64ISAR0_EL1.SHA2 == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_CRC32

由 ID_AA64ISAR0_EL1.CRC32 == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_ATOMICS

由 ID_AA64ISAR0_EL1.Atomic == 0b0010 所隐含的功能。

HWCAP_FPHP

由 ID_AA64PFR0_EL1.FP == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_ASIMDHP

由 ID_AA64PFR0_EL1.AdvSIMD == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_CPUID

允许 EL0 访问某些 ID 寄存器，访问范围如 ARM64 CPU 特性寄存器 (ARM64 CPU Feature Registers) 所述。

这些 ID 寄存器可能暗示某些特性的可用性。

HWCAP_ASIMDRDM

由 ID_AA64ISAR0_EL1.RDM == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_JSCVT

由 ID_AA64ISAR1_EL1.JSCVT == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_FCMA

由 ID_AA64ISAR1_EL1.FCMA == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_LRCPC

由 ID_AA64ISAR1_EL1.LRCPC == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_DCPOP

由 ID_AA64ISAR1_EL1.DPB == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_SHA3

由 ID_AA64ISAR0_EL1.SHA3 == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_SM3

由 ID_AA64ISAR0_EL1.SM3 == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_SM4

由 ID_AA64ISAR0_EL1.SM4 == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_ASIMDDP

由 ID_AA64ISAR0_EL1.DP == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_SHA512

由 ID_AA64ISAR0_EL1.SHA2 == 0b0010 所隐含的功能。

HWCAP_SVE

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_ASIMDFHM

由 ID_AA64ISAR0_EL1.FHM == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_DIT

由 ID_AA64PFR0_EL1.DIT == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_USCAT

由 ID_AA64MMFR2_EL1.AT == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_ILRCPC

由 ID_AA64ISAR1_EL1.LRCPC == 0b0010 所隐含的功能。

HWCAP_FLAGM

由 ID_AA64ISAR0_EL1.TS == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_SSBS

由 ID_AA64PFR1_EL1.SSBS == 0b0010 所隐含的功能。

HWCAP_SB

由 ID_AA64ISAR1_EL1.SB == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_PACA

由 ID_AA64ISAR1_EL1.APA == 0b0001 或 ID_AA64ISAR1_EL1.API == 0b0001 所隐含的功能，如 AArch64 Linux 中的指针认证 (Pointer authentication in AArch64 Linux) 所述。

HWCAP_PACG

由 ID_AA64ISAR1_EL1.GPA == 0b0001 或 ID_AA64ISAR1_EL1.GPI == 0b0001 所隐含的功能，如 AArch64 Linux 中的指针认证 (Pointer authentication in AArch64 Linux) 所述。

HWCAP_GCS

由 ID_AA64PFR1_EL1.GCS == 0b1 所隐含的功能，如 AArch64 Linux 的受保护控制栈支持 (Guarded Control Stack support for AArch64 Linux) 所述。

HWCAP_CMPBR

由 ID_AA64ISAR2_EL1.CSSC == 0b0010 所隐含的功能。

HWCAP_FPRCVT

由 ID_AA64ISAR3_EL1.FPRCVT == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_F8MM8

由 ID_AA64FPFR0_EL1.F8MM8 == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_F8MM4

由 ID_AA64FPFR0_EL1.F8MM4 == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_SVE_F16MM

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.F16MM == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_SVE_ELTPERM

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.ELTPERM == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP_SVE_AES2

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.AES == 0b0011 所隐含的功能。

HWCAP_SVE_BFSCALE

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.B16B16 == 0b0010 所隐含的功能。

HWCAP_SVE2P2

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.SVEver == 0b0011 所隐含的功能。

HWCAP_SME2P2

由 ID_AA64SMFR0_EL1.SMEver == 0b0011 所隐含的功能。

HWCAP_SME_SBITPERM

由 ID_AA64SMFR0_EL1.SBitPerm == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP_SME_AES

由 ID_AA64SMFR0_EL1.AES == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP_SME_SFEXPA

由 ID_AA64SMFR0_EL1.SFEXPA == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP_SME_STMOP

由 ID_AA64SMFR0_EL1.STMOP == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP_SME_SMOP4

由 ID_AA64SMFR0_EL1.SMOP4 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_DCPODP

由 ID_AA64ISAR1_EL1.DPB == 0b0010 所隐含的功能。

HWCAP2_SVE2

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.SVEver == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_SVEAES

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.AES == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_SVEPMULL

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.AES == 0b0010 所隐含的功能。

HWCAP2_SVEBITPERM

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.BitPerm == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_SVESHA3

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.SHA3 == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_SVESM4

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.SM4 == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_FLAGM2

由 ID_AA64ISAR0_EL1.TS == 0b0010 所隐含的功能。

HWCAP2_FRINT

由 ID_AA64ISAR1_EL1.FRINTTS == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_SVEI8MM

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.I8MM == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_SVEF32MM

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.F32MM == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_SVEF64MM

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.F64MM == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_SVEBF16

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.BF16 == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_I8MM

由 ID_AA64ISAR1_EL1.I8MM == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_BF16

由 ID_AA64ISAR1_EL1.BF16 == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_DGH

由 ID_AA64ISAR1_EL1.DGH == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_RNG

由 ID_AA64ISAR0_EL1.RNDR == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_BTI

由 ID_AA64PFR1_EL1.BT == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_MTE

由 ID_AA64PFR1_EL1.MTE == 0b0010 所隐含的功能，如 AArch64 Linux 中的内存标记扩展 (Memory Tagging Extension (MTE) in AArch64 Linux) 所述。

HWCAP2_ECV

由 ID_AA64MMFR0_EL1.ECV == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_AFP

由 ID_AA64MMFR1_EL1.AFP == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_RPRES

由 ID_AA64ISAR2_EL1.RPRES == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_MTE3

由 ID_AA64PFR1_EL1.MTE == 0b0011 所隐含的功能，如 AArch64 Linux 中的内存标记扩展 (Memory Tagging Extension (MTE) in AArch64 Linux) 所述。

HWCAP2_SME

由 ID_AA64PFR1_EL1.SME == 0b0001 所隐含的功能，如 AArch64 Linux 的可伸缩矩阵扩展支持 (Scalable Matrix Extension support for AArch64 Linux) 所述。

HWCAP2_SME_I16I64

由 ID_AA64SMFR0_EL1.I16I64 == 0b1111 所隐含的功能。

HWCAP2_SME_F64F64

由 ID_AA64SMFR0_EL1.F64F64 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_SME_I8I32

由 ID_AA64SMFR0_EL1.I8I32 == 0b1111 所隐含的功能。

HWCAP2_SME_F16F32

由 ID_AA64SMFR0_EL1.F16F32 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_SME_B16F32

由 ID_AA64SMFR0_EL1.B16F32 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_SME_F32F32

由 ID_AA64SMFR0_EL1.F32F32 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_SME_FA64

由 ID_AA64SMFR0_EL1.FA64 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_WFXT

由 ID_AA64ISAR2_EL1.WFXT == 0b0010 所隐含的功能。

HWCAP2_EBF16

由 ID_AA64ISAR1_EL1.BF16 == 0b0010 所隐含的功能。

HWCAP2_SVE_EBF16

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.BF16 == 0b0010 所隐含的功能。

HWCAP2_CSSC

由 ID_AA64ISAR2_EL1.CSSC == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_RPRFM

由 ID_AA64ISAR2_EL1.RPRFM == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_SVE2P1

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.SVEver == 0b0010 所隐含的功能。

HWCAP2_SME2

由 ID_AA64SMFR0_EL1.SMEver == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_SME2P1

由 ID_AA64SMFR0_EL1.SMEver == 0b0010 所隐含的功能。

HWCAP2_SMEI16I32

由 ID_AA64SMFR0_EL1.I16I32 == 0b0101 所隐含的功能

HWCAP2_SMEBI32I32

由 ID_AA64SMFR0_EL1.BI32I32 == 0b1 所隐含的功能

HWCAP2_SMEB16B16

由 ID_AA64SMFR0_EL1.B16B16 == 0b1 所隐含的功能

HWCAP2_SMEF16F16

由 ID_AA64SMFR0_EL1.F16F16 == 0b1 所隐含的功能

HWCAP2_MOPS

由 ID_AA64ISAR2_EL1.MOPS == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_HBC

由 ID_AA64ISAR2_EL1.BC == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_SVE_B16B16

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.B16B16 == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_LRCPC3

由 ID_AA64ISAR1_EL1.LRCPC == 0b0011 所隐含的功能。

HWCAP2_LSE128

由 ID_AA64ISAR0_EL1.Atomic == 0b0011 所隐含的功能。

HWCAP2_FPMR

由 ID_AA64PFR2_EL1.FMR == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_LUT

由 ID_AA64ISAR2_EL1.LUT == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_FAMINMAX

由 ID_AA64ISAR3_EL1.FAMINMAX == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP2_F8CVT

由 ID_AA64FPFR0_EL1.F8CVT == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_F8FMA

由 ID_AA64FPFR0_EL1.F8FMA == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_F8DP4

由 ID_AA64FPFR0_EL1.F8DP4 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_F8DP2

由 ID_AA64FPFR0_EL1.F8DP2 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_F8E4M3

由 ID_AA64FPFR0_EL1.F8E4M3 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_F8E5M2

由 ID_AA64FPFR0_EL1.F8E5M2 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_SME_LUTV2

由 ID_AA64SMFR0_EL1.LUTv2 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_SME_F8F16

由 ID_AA64SMFR0_EL1.F8F16 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_SME_F8F32

由 ID_AA64SMFR0_EL1.F8F32 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_SME_SF8FMA

由 ID_AA64SMFR0_EL1.SF8FMA == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_SME_SF8DP4

由 ID_AA64SMFR0_EL1.SF8DP4 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_SME_SF8DP2

由 ID_AA64SMFR0_EL1.SF8DP2 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_SME_SF8DP4

由 ID_AA64SMFR0_EL1.SF8DP4 == 0b1 所隐含的功能。

HWCAP2_POE

由 ID_AA64MMFR3_EL1.S1POE == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP3_MTE_FAR

由 ID_AA64PFR2_EL1.MTEFAR == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP3_MTE_STORE_ONLY

由 ID_AA64PFR2_EL1.MTESTOREONLY == 0b0001 所隐含的功能。

HWCAP3_LSFE

由 ID_AA64ISAR3_EL1.LSFE == 0b0001 所隐含的功能

HWCAP3_LS64

由 ID_AA64ISAR1_EL1.LS64 == 0b0001 所隐含的功能。注意，ld64b/st64b 指令的功能需要 CPU、系统和目标（设备）内存位置的支持，而 HWCAP3_LS64 仅暗示对 CPU 的支持。用户只能在受支持的目标（设备）内存位置上使用 ld64b/st64b，否则应回退到非原子替代方案。

HWCAP3_SVE_B16MM

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.B16B16 == 0b0011 所隐含的功能

HWCAP3_SVE2P3

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ZFR0_EL1.SVEver == 0b0100 所隐含的功能

HWCAP3_SME_LUT6

由 ID_AA64SMFR0_EL1.LUT6 == 0b1 所隐含的功能

HWCAP3_SME2P3

由 ID_AA64SMFR0_EL1.SMEver == 0b0100 所隐含的功能

HWCAP3_F16MM

由 ID_AA64FPFR0_EL1.F16MM2 == 0b1 所隐含的功能

HWCAP3_F16F32DOT

由 ID_AA64ISAR0_EL1.FHM == 0b0010 所隐含的功能

HWCAP3_F16F32MM

由 ID_AA64ISAR0_EL1.FHM == 0b0011 所隐含的功能

HWCAP3_SVE_LUT6

由 ID_AA64PFR0_EL1.SVE == 0b0001 且 ID_AA64ISAR2_EL1.LUT == 0b0010 所隐含的功能。

4. 未使用的 AT_HWCAP 位

为了与用户空间进行互操作，内核保证 AT_HWCAP 的第 62 位和第 63 位将始终返回 0。