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2021年11月03日 | ARM64平台下WFE和SEV相关指令解析
2021-11-03 来源：eefocus
WFE
等待事件（Wait For Event）指令。
ARM架构下，有一个全局的事件寄存器（Event Register），系统中的每一个CPU核在这个寄存器上都有对应的位。
当当前CPU执行WFE指令的时候，如果事件寄存器对应当前CPU的位没有被设置（也就是0），则当前CPU核会进入低功耗模式，会被挂起，不会再执行其它操作；而如果事件寄存器对应当前CPU的位被设置了（也就是1），则会将事件寄存器对应当前CPU的位清空（设置成0），然后立即返回，继续执行下面的指令，不会进入低功耗模式。
如果当前CPU核通过WFE指令进入了低功耗模式，那么只有在如下情况下才可能被重新唤醒：
发生了IRQ中断（前提是没有被屏蔽）；
发生了FIQ中断（前提是没有被屏蔽）；
发生了SError中断（前提是没有被屏蔽）；
事件寄存器对应当前CPU核的位被置位（设置成1），如果是通过这种方式唤醒的，唤醒后会立即将事件寄存器对应当前CPU核的位清0。
注意，WFE指令到底让CPU核干什么，其实是没有具体定义的，只要不让内存丢失数据就行。所以，其可以只是一条空（NOP）指令，或者像绝大多数Arm核心设计的那样，可以进入低功耗状态。但是，如果实现了WFE指令将当前CPU核切换到低功耗模式，那就一定要实现后面说的SEV指令，否则该CPU核有可能会一直不被唤醒。
在Arm架构下，Linux内核的自旋锁就使用到了WFE指令。
WFI
等待中断（Wait For Interrupt）指令。
和前面说的WFE指令不同，执行WFI指令后，当前CPU核会立即进入低功耗状态。
如果当前CPU核通过WFI指令进入了低功耗模式，那么只有在如下情况下才可能被重新唤醒：
发生了IRQ中断（不管有没有被屏蔽）；
发生了FIQ中断（不管有没有被屏蔽）；
发生了SError中断（不管有没有被屏蔽）。
SEV
发送事件（Send Event）指令。
这条指令将想系统中的所有CPU核发送事件。对应系统中的每个CPU核，设置事件寄存器（Event Register）相应的位。如果某个CPU核正在等待事件（WFE），那么该CPU核会被立即唤醒，并清除掉表示该CPU的事件寄存器相应的位。
SEVL
发送本地事件（Send Event Locally）指令。
不同于前面说的SEV指令，这条指令只会向当前CPU核心发送。如果是多核CPU那也只向当前核心，不会向CPU内的其它核心发送。
值得注意的是，这条指令只有在支持ARMv8指令集之后的处理器中才有效。
其它
从前面的分析可以看出来，可以通过SEVL指令来设置事件寄存器对应当前CPU核的位，可以通过SEV指令来设置事件寄存器对应所有CPU核的位，可以通过WFE指令来清空事件寄存器对应当前CPU核的位。
在ARMv8指令集中，还添加了一种情况，用来发送事件。当全局监视器标记的对某段内存的独占访问被清空后，将向所有标记了对该段内存独占访问的CPU核都发送事件。也就是说，当系统在多个CPU核上，通过LDREX或者LDXR指令读取某段内存后，系统全局监视器会将该段内存标记为独占（Exclusive），这之后又调用了WFE指令进入低功耗模式了。当系统中又有一个CPU，通过STREX或者STXR指令对该段内存进行了写入，这将清空全局监视器对该段内存的独占标记为，那么系统会自动给前面那些CPU核发送事件，将它们唤醒。
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史海拾趣
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