Linux 7.3 расширяет поддержку новых расширений RISC-V

**Разработка Linux 7.3 включает поддержку для обнаружения и перечисления нескольких недавних расширений архитектуры RISC-V, а также улучшения в области безопасности, памяти, счетчиков производительности, прошивки и качества обслуживания.

• Linux 7.3 сможет обнаруживать и перечислять расширения RISC-V, такие как Smcsrind, Zicclsm, Za64rs и Ssqosid.
• Улучшения охватывают доступ к регистрами, несоответствующие загрузки, атомарные операции, последовательности LR/SC и мониторинг ресурсов.
• Порт RISC-V также добавляет изменения для Shadow Stack, переключения контекста CPU и служб UEFI для выключения и перезагрузки.

Разработка Linux 7.3 добавляет поддержку для обнаружения и перечисления нескольких недавних расширений архитектуры RISC-V, платформы команд, которая стремится расширить разнообразие процессоров через открытый стандарт. Изменения не ограничиваются только идентификацией новых возможностей аппаратного обеспечения: они также включают настройки, связанные с безопасностью, производительностью, управлением ресурсами и службами прошивки.

Больше расширений для идентификации возможностей процессора

Новая поддержка охватывает расширения Smcsrind, Sscsrind, Smcntrpmf, Ssccfg, Smcdeleg, Zicclsm, Ziccamoa, Ziccif, Ziccrse, Za64rs и Ssqosid. Их добавление позволяет ядру более точно распознавать характеристики, которые предлагает процессор RISC-V, что важно для того, чтобы программное обеспечение могло адаптировать свою работу к доступному аппаратному обеспечению без зависимости от общих методов.

Smcsrind и Sscsrind связаны с механизмом косвенного доступа к регистрами управления и состояния, известным как CSR. Эти регистры сосредотачивают основные параметры процессора и системы, так что распознавание этой возможности может облегчить управление архитектурами, которые включают более широкую или специализированную организацию этих регистров.

Другая часть набора связана с счетчиками и их управлением на различных уровнях привилегий. Smcntrpmf добавляет фильтрацию по режиму привилегий для счетчиков циклов и инструкций, в то время как Ssccfg позволяет управлять делегированными аппаратными счетчиками производительности и их состояниями конфигурации в контекстах, предусмотренных архитектурой.

Smcdeleg завершает этот блок, определяя делегирование счетчиков супервизора и охватывая изменения регистров управления и состояния, а также поведение аппаратного устройства, или hart, на различных уровнях привилегий. В совокупности эти расширения предоставляют операционной системе более детализированные инструменты для разделения, наблюдения и управления активностью, происходящей на каждом уровне выполнения.

Память, атомарность и прогресс инструкций

Linux 7.3 также добавляет поддержку для Zicclsm, расширения, которое описывает возможности процессора и основной памяти для обработки несоответствующих загрузок и сохранений. Когда это расширение присутствует, определенные несоответствующие доступы могут выполняться без вызова аппаратного исключения, хотя спецификация предупреждает, что их выполнение может быть значительно медленным.

Это поведение имеет значение, поскольку несоответствующие доступы появляются в структурах данных, бинарных форматах и рабочих нагрузках, которые не всегда организуют каждый элемент на естественных границах памяти. Явное распознавание Zicclsm позволяет ядру знать эту возможность системы и избегать неверных предположений о том, когда операция должна быть остановлена или вызвать исключение.

Ziccamoa сосредотачивается на атомарных операциях и требует, чтобы области основной памяти с возможностью кэширования и когерентности поддерживали атомарные операции, включенные в базовое расширение A. Эта особенность направлена на предоставление более однородной основы для механизмов синхронизации, где несколько процессоров или потоков должны координировать свои доступы, не нарушая общие состояния.

Согласно Ziccif, основная память поддерживает получение инструкций с требованиями атомарности. Ziccrse указывает, что эта память гарантирует прогресс последовательностей Load-Reserved/Store-Conditional, известных как LR/SC, в то время как Za64rs устанавливает требования к наборам резервов, используемым этими инструкциями, включая гарантию их непрерывности.

Безопасность и управление ресурсами системы

Среди дополнительных улучшений порта RISC-V выделяется работа над Shadow Stack в рамках механизмов целостности потока управления. Эта техника поддерживает отдельную структуру для защиты адресов возврата и помогает обнаруживать изменения в запланированной последовательности выполнения, что может усилить защиту от определенных атак на поток управления.

Разработка также включает поддержку переключения контекста CPU, связанного с маркировкой качества обслуживания. Переключение контекста происходит, когда операционная система меняет задачу, использующую процессор, а управление этими метками направлено на сохранение необходимой информации для применения дифференцированных политик между нагрузками во время этих изменений.

Ssqosid соответствует идентификаторам качества обслуживания для супервайзера и ориентировано на мониторинг ресурсов, таких как пропускная способность памяти и кэш. Для многозадачных сред эта информация может помочь операционной системе наблюдать, как распределяются ресурсы, и различать потребности различных нагрузок, хотя конкретная полезность будет зависеть от аппаратного и программного обеспечения, реализующего расширение.

Комплект дополняется использованием сервисов прошивки UEFI для перезагрузки и выключения оборудования. Опираясь на доступные в прошивке сервисы, Linux может иметь более согласованный способ выполнения этих операций на совместимых платформах RISC-V, особенно когда проект системы требует координации между ядром, прошивкой и конкретной реализацией машины.

Что это значит для экосистемы RISC-V

RISC-V использует открытую базу инструкций, которую можно расширять с помощью стандартизированных расширений, что позволяет проектировать процессоры для конкретных нужд, не отказываясь от общего фрейма. Для Linux задача заключается в том, чтобы распознавать эти возможности, безопасно их раскрывать и использовать их гарантии, не предполагая, что все устройства предлагают точно такой же набор функций.

Внедрение этих расширений не означает, что каждое дистрибутив автоматически активирует все их преимущества на любом компьютере. Польза будет зависеть от того, объявляет ли процессор соответствующие возможности, правильно ли их настраивает прошивка и знают ли приложения или подсистемы ядра, как их использовать, когда это удобно.

Поддержка невыравненной памяти, атомарности и последовательностей LR/SC может быть особенно важной для совместимости программного обеспечения и для согласованности между различными реализациями RISC-V. В свою очередь, расширения, связанные с счетчиками, привилегиями и качеством обслуживания, предлагают более детальную основу для систем, которым необходимо измерять производительность, изолировать нагрузки или управлять общими ресурсами.

Описанные изменения все еще относятся к процессу разработки Linux 7.3, поэтому их окончательная форма будет зависеть от эволюции кода и решений, принимаемых перед выпуском.

Этот контент предоставляется исключительно в общих информационных целях и не является финансовым, инвестиционным, юридическим или налоговым советом. Любые мероприятия, вознаграждения, онлайн-акции или связанная с ними информация, упомянутые в настоящем документе, не должны рассматриваться как рекомендация, приглашение к покупке, продаже, торговле или иной сделке с какими-либо криптоактивами. Криптоактивы очень волатильны и могут привести к убыткам. Доступность услуг, продуктов WEEX и связанных с ними событий может варьироваться в зависимости от региона. Вы несете ответственность за обеспечение того, чтобы ваше участие соответствовало применимым местным законам и нормативным актам.