ARM架构的关键能力
作者简介
十四年it基础设施研发经验，其中包括六年linux kernel一线研发经验，在suse，华为，星际比特（技术合伙人）等公司工作。
作为团队核心成员参与了大陆第一个cortex-a8 soc芯片研发，负责cpu软件验证，操作系统移植等工作。
作为华为派驻到linaro的技术专家，主导/参与多个linux与arm架构相关特性研发（ilp32，continuous bit hint，kernel selftest等）
在拉斯维加斯，柏林，布达佩斯和北京多次发表技术演讲
2022年6月6日，wwdc 2022，苹果推出了新的macbook air和macbook pro，最大支持24g内存和2t存储，支持8k视频，支持18-20小时的续航，价格分别是1199美元和1299美元起。二者都适用了苹果最新自研的m2芯片。
作为底软的吃瓜群众，迫不及待的想把air拆开，一探究竟，无奈囊中羞涩。只好隔着屏幕一探m2的究竟。健哥整理了m1和m2的部分特性（表格横屏查看）：
soc m1 m2
architecture arm v8.5 arm v8.5
cpu 4xfirestorm 4xicestorm 4xavalanche 4xblizzard
memory 8g/16g lpddr4 8/16/24g lpddr5
transister 16 billion 20 billion
product macbook air/pro 2020 macbok air/pro 2022
release date 2020 2022
资料来源：apple公司官网，整理人：健哥。原始表格：https://fvot4kwt4n.feishu.cn/sheets/shtcn69s9nbcvyxx0bandgxiaub
m2使用了和a15一样的两个cpu ip avalanche，blizzard，分别作为性能核心和能效核心。二者组成大小核，会根据系统需要，选择合适的cpu，平衡性能和功耗。arm公司官方的最新大小核技术称为dynamiq。很遗憾，健哥暂时没有查到苹果大小核技术的更多信息，希望以后有机会向大家分享。
可以看到m2支持了更大的内存和更好的带宽。资料显示，m2使用了lpddr5 6400，带宽可以到达100g。btw，很多手机使用了lpddr5，例如华为mate p40，小米10，带宽大约在30-40g。
健哥查到的第一个使用lpddr5的笔记本是华为的擎云l420，这个笔记本使用了华为麒麟9006c soc。该芯片也采用了5nm工艺，最高频率3.13ghz。某东8+256的版本是7999元。
想了解一个arm cpu，最为核心的是知道这个cpu的架构，根据网上的资料，m2的cpu是支持armv8.5扩展的。arm从v8开始，除了v8，v9的大版本，还有若干小版本。目前最新的是v8.8和v9.3。虽然v8.5不是最新的arm架构，但是v9.0除了sve2，cca，其余和v8.5是一样的。很多很多年之后，即使没有armv8a处理器了，今天学习的v8.5特性，也是未来继续跟踪arm架构发展的很好的切入点。
从上图可以看到v8.5的主要增强有：
mte: memory tagging extension；
bti: branch target identification；
随机数生成器；
增强对pmem的支持。
memory tagging extension，顾名思义，是一个tag相关的特性。它使用了虚拟地址是不使用的位作为tag，可以用于use-after-free和buffer overrrun两个内存安全特性。
branch target identification：从名字上可以看出，这是一个和跳转相关的特性，作用是在页表，pstate和bti指令的配合下，检查是否发生了预期之外的跳转。如果是预期之外的跳转，会触发异常。
随机数生成器是引入了rndr，rndrrs两条指令。
对pmem的支持：增加了podp，podp可以保证即使硬件故障导致了断电，persistent memory的数据不会出错。
除了第三个特性，其它三个看起来都有点复杂，其实用健哥上次直播介绍的arm架构三大基石（汇编，异常和内存）和三步学习方法（理解原理，阅读代码，实验验证），咱们都能化繁为简。
比如bti特性，由三部分组成
页表中的gp位，用于设置是否是guarded page。这背后是对页表的基本理解；
bti指令用于指定检查的规则。例如是否可以跳转的动态链接库。这背后是汇编语言的基本语法和过程调用标准（apcs64）；
pstate.btype位用于在guarded区域（上面所说guarded page的区域）的指令是否产生异常。
可以看到，理解bti特性需要从汇编，异常和内存三方面配合理解。有了上面的初步了解，再结合原本plt的代码代码（下图），我们可以想象在打开bti特性的情况下，如果是guarded区域，br指令如果访问了x16, x17之外的寄存器，会产生异常。
编译器使能bti后，我们的确能看到0x790行插入了bti c指令。
对于mte也是一样的，学习mte特性是对三大基石的巩固和提高，然后我们可以借助对于mte的了解，更多的理解软硬件如何配合，近可以看看操作系统下为内存安全还做了哪些事情，远可以更多学习操作系统的内存管理知识，从而更深理解操作系统。
在课程中，我们会和今天一样，先从软硬件系统的整体出发到arm cpu，然后聚焦在汇编，异常和内存三部分，每一部分都有三个学习要点，每个要点都通过原理，代码和实验三部分打通。打通之后，我们通过对于更深入特性的拆解，验证前面的学习效果。欢迎大家报名我的arm工作坊，我带大家一起打通和爆破arm架构的关键能力。
原文标题：apple m2和armv8.5特性
文章出处：【微信公众号：linux阅码场】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。
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作为华为派驻到linaro的技术专家，主导/参与多个linux与arm架构相关特性研发（ilp32，continuous bit hint，kernel selftest等）
在拉斯维加斯，柏林，布达佩斯和北京多次发表技术演讲
2022年6月6日，wwdc 2022，苹果推出了新的macbook air和macbook pro，最大支持24g内存和2t存储，支持8k视频，支持18-20小时的续航，价格分别是1199美元和1299美元起。二者都适用了苹果最新自研的m2芯片。
作为底软的吃瓜群众，迫不及待的想把air拆开，一探究竟，无奈囊中羞涩。只好隔着屏幕一探m2的究竟。健哥整理了m1和m2的部分特性（表格横屏查看）：
soc m1 m2
architecture arm v8.5 arm v8.5
cpu 4xfirestorm 4xicestorm 4xavalanche 4xblizzard
memory 8g/16g lpddr4 8/16/24g lpddr5
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product macbook air/pro 2020 macbok air/pro 2022
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资料来源：apple公司官网，整理人：健哥。原始表格：https://fvot4kwt4n.feishu.cn/sheets/shtcn69s9nbcvyxx0bandgxiaub
m2使用了和a15一样的两个cpu ip avalanche，blizzard，分别作为性能核心和能效核心。二者组成大小核，会根据系统需要，选择合适的cpu，平衡性能和功耗。arm公司官方的最新大小核技术称为dynamiq。很遗憾，健哥暂时没有查到苹果大小核技术的更多信息，希望以后有机会向大家分享。
可以看到m2支持了更大的内存和更好的带宽。资料显示，m2使用了lpddr5 6400，带宽可以到达100g。btw，很多手机使用了lpddr5，例如华为mate p40，小米10，带宽大约在30-40g。
健哥查到的第一个使用lpddr5的笔记本是华为的擎云l420，这个笔记本使用了华为麒麟9006c soc。该芯片也采用了5nm工艺，最高频率3.13ghz。某东8+256的版本是7999元。
想了解一个arm cpu，最为核心的是知道这个cpu的架构，根据网上的资料，m2的cpu是支持armv8.5扩展的。arm从v8开始，除了v8，v9的大版本，还有若干小版本。目前最新的是v8.8和v9.3。虽然v8.5不是最新的arm架构，但是v9.0除了sve2，cca，其余和v8.5是一样的。很多很多年之后，即使没有armv8a处理器了，今天学习的v8.5特性，也是未来继续跟踪arm架构发展的很好的切入点。
从上图可以看到v8.5的主要增强有：
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随机数生成器；
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