Linux 7.3 rozszerza wsparcie dla nowych rozszerzeń RISC-V

**Rozwój Linuxa 7.3 wprowadza wsparcie dla odkrywania i wyliczania różnych nowych rozszerzeń architektury RISC-V, wraz z poprawkami w zakresie bezpieczeństwa, pamięci, liczników wydajności, oprogramowania układowego i jakości usług.

• Linux 7.3 będzie w stanie odkrywać i wyliczać rozszerzenia RISC-V, takie jak Smcsrind, Zicclsm, Za64rs i Ssqosid.
• Poprawki obejmują dostęp do rejestrów, niezgodne ładowania, operacje atomowe, sekwencje LR/SC oraz monitorowanie zasobów.
• Port RISC-V dodaje również zmiany dla Shadow Stack, przełączania kontekstu CPU oraz usług UEFI do wyłączania i ponownego uruchamiania.

Rozwój Linuxa 7.3 dodaje wsparcie dla odkrywania i wyliczania różnych nowych rozszerzeń architektury RISC-V, platformy instrukcji, która ma na celu zwiększenie różnorodności procesorów poprzez otwarty standard. Zmiany nie ograniczają się tylko do identyfikacji nowych możliwości sprzętowych: obejmują również dostosowania związane z bezpieczeństwem, wydajnością, zarządzaniem zasobami i usługami oprogramowania układowego.

Więcej rozszerzeń do identyfikacji możliwości procesora

Nowe wsparcie obejmuje rozszerzenia Smcsrind, Sscsrind, Smcntrpmf, Ssccfg, Smcdeleg, Zicclsm, Ziccamoa, Ziccif, Ziccrse, Za64rs i Ssqosid. Ich włączenie pozwala jądru na dokładniejsze rozpoznawanie cech oferowanych przez procesor RISC-V, co jest ważne, aby oprogramowanie mogło dostosować swoje działanie do dostępnego sprzętu bez polegania na metodach ogólnych.

Smcsrind i Sscsrind są związane z mechanizmem pośredniego dostępu do rejestrów kontrolnych i stanu, znanych jako CSR. Te rejestry koncentrują istotne parametry procesora i systemu, co sprawia, że rozpoznanie tej możliwości może ułatwić zarządzanie architekturami, które wprowadzają szerszą lub bardziej wyspecjalizowaną organizację tych rejestrów.

Inna część zestawu dotyczy liczników i ich zarządzania na różnych poziomach uprawnień. Smcntrpmf dodaje filtrowanie według trybu uprawnień dla liczników cykli i instrukcji, podczas gdy Ssccfg umożliwia zarządzanie licznikami wydajności sprzętowej delegowanej oraz ich stanami konfiguracyjnymi w kontekstach przewidzianych przez architekturę.

Smcdeleg uzupełnia ten blok, definiując delegację liczników nadzorcy i obejmując modyfikacje rejestrów kontrolnych i stanu, a także zachowanie jednostki sprzętowej, czyli hart, na różnych poziomach uprawnień. Wspólnie te rozszerzenia oferują systemowi operacyjnemu bardziej szczegółowe narzędzia do separacji, obserwacji i zarządzania aktywnością, która zachodzi na każdym poziomie wykonania.

Pamięć, atomowość i postęp instrukcji

Linux 7.3 dodaje również wsparcie dla Zicclsm, rozszerzenia, które opisuje możliwości procesora i pamięci głównej do obsługi niezgodnych ładowań i zapisów. Gdy to rozszerzenie jest obecne, niektóre niezgodne dostępności mogą być realizowane bez wywoływania wyjątku sprzętowego, chociaż specyfikacja ostrzega, że ich wykonanie może być znacznie wolniejsze.

Zachowanie to jest istotne, ponieważ niezgodne dostępności pojawiają się w strukturach danych, formatach binarnych i obciążeniach roboczych, które nie zawsze organizują każdy element na naturalnych granicach pamięci. Jawne rozpoznanie Zicclsm pozwala jądru poznać tę zdolność systemu i unikać błędnych założeń dotyczących tego, kiedy operacja powinna zostać zatrzymana lub wywołać wyjątek.

Ziccamoa koncentruje się na operacjach atomowych i wymaga, aby obszary pamięci głównej z możliwością pamięci podręcznej i spójności akceptowały operacje pamięci atomowej zawarte w podstawowym rozszerzeniu A. Ta cecha ma na celu zapewnienie bardziej jednolitej podstawy dla mechanizmów synchronizacji, w których wiele procesorów lub wątków musi koordynować swoje dostępności bez naruszania wspólnych stanów.

Ziccif wskazuje, że pamięć główna umożliwia uzyskiwanie instrukcji z wymaganiami atomowości. Ziccrse zauważa, że ta pamięć zapewnia postęp sekwencji Load-Reserved/Store-Conditional, znanych jako LR/SC, podczas gdy Za64rs ustala wymagania dotyczące zbiorów rezerwowych używanych przez te instrukcje, w tym gwarancję, że będą one ciągłe.

Bezpieczeństwo i zarządzanie zasobami systemu

Wśród dodatkowych ulepszeń portu RISC-V znajduje się praca nad Shadow Stack w ramach mechanizmów integralności przepływu sterowania. Technika ta utrzymuje oddzielną strukturę w celu ochrony adresów powrotu i pomaga wykrywać zmiany w przewidzianej sekwencji wykonania, co może wzmocnić obronę przed niektórymi atakami na przepływ sterowania.

Rozwój obejmuje również wsparcie dla przełączania kontekstu CPU związanego z etykietowaniem jakości usług. Przełączanie kontekstu występuje, gdy system operacyjny zmienia zadanie korzystające z procesora, a zarządzanie tymi etykietami ma na celu zachowanie informacji potrzebnych do stosowania zróżnicowanych polityk między obciążeniami roboczymi podczas tych zmian.

Ssqosid odpowiada identyfikatorom jakości usług nadzorcy i jest ukierunkowane na monitorowanie zasobów, takich jak przepustowość pamięci i pamięć podręczna. W środowiskach z wieloma zadaniami, informacje te mogą pomóc systemowi operacyjnemu w obserwowaniu, jak rozdzielane są zasoby i w odróżnianiu potrzeb różnych obciążeń, chociaż konkretna użyteczność będzie zależała od sprzętu i oprogramowania, które wdrażają rozszerzenie.

Zestaw uzupełnia wykorzystanie usług oprogramowania układowego UEFI do ponownego uruchamiania i wyłączania urządzeń. Opierając się na dostępnych usługach w oprogramowaniu układowym, Linux może mieć bardziej spójną drogę do wykonywania tych operacji na zgodnych platformach RISC-V, szczególnie gdy projekt systemu wymaga koordynacji między jądrem, oprogramowaniem układowym i konkretną implementacją maszyny.

Co to oznacza dla ekosystemu RISC-V

RISC-V wykorzystuje otwartą bazę instrukcji, którą można rozszerzać za pomocą standardowych rozszerzeń, cecha ta pozwala projektować procesory do specyficznych potrzeb bez rezygnacji z wspólnego ramy. Dla Linuxa wyzwaniem jest rozpoznanie tych możliwości, bezpieczne ich ujawnienie i wykorzystanie ich gwarancji bez zakładania, że wszystkie urządzenia oferują dokładnie ten sam zestaw funkcji.

Wprowadzenie tych rozszerzeń nie oznacza, że każda dystrybucja automatycznie aktywuje wszystkie ich zalety na każdym komputerze. Korzyść będzie zależała od tego, czy procesor zadeklaruje odpowiednie możliwości, czy oprogramowanie układowe je poprawnie skonfiguruje oraz czy aplikacje lub podsystemy jądra będą wiedziały, jak je wykorzystać, gdy zajdzie taka potrzeba.

Wsparcie dla pamięci niewyrównanej, atomowości i sekwencji LR/SC może być szczególnie ważne dla zgodności oprogramowania i dla spójności między różnymi implementacjami RISC-V. Z kolei rozszerzenia związane z licznikami, przywilejami i jakością usług oferują bardziej szczegółową podstawę dla systemów, które muszą mierzyć wydajność, izolować obciążenia lub zarządzać zasobami współdzielonymi.

Opisane zmiany wciąż należą do procesu rozwoju Linux 7.3, więc ich ostateczna forma będzie zależała od ewolucji kodu i decyzji, które zostaną podjęte przed wydaniem.

Niniejsza treść ma charakter wyłącznie informacyjny i nie stanowi porady finansowej, inwestycyjnej, prawnej ani podatkowej. Wszelkie wydarzenia, nagrody, promocje online lub powiązane informacje, o których tu mowa, nie powinny być traktowane jako rekomendacja, zachęta ani zaproszenie do kupna, sprzedaży, wymiany lub innego rodzaju obrotu aktywami kryptograficznymi. Aktywa kryptograficzne charakteryzują się dużą zmiennością i mogą prowadzić do strat. Dostępność usług, produktów i powiązanych wydarzeń WEEX może się różnić w zależności od regionu. Użytkownik jest odpowiedzialny za upewnienie się, że jego udział jest zgodny z obowiązującymi lokalnymi przepisami i regulacjami.