Linux 7.3 розширює підтримку нових розширень RISC-V

**Розробка Linux 7.3 включає підтримку виявлення та перерахунку кількох нових розширень архітектури RISC-V, а також покращення безпеки, пам'яті, лічильників продуктивності, прошивки та якості обслуговування.

• Linux 7.3 зможе виявляти та перераховувати розширення RISC-V, такі як Smcsrind, Zicclsm, Za64rs та Ssqosid.
• Покращення охоплюють доступ до регістрів, не вирівняні завантаження, атомарні операції, послідовності LR/SC та моніторинг ресурсів.
• Порт RISC-V також додає зміни для Shadow Stack, перемикання контексту ЦП та послуги UEFI для вимкнення та перезавантаження.

Розробка Linux 7.3 додає підтримку для виявлення та перерахунку кількох нових розширень архітектури RISC-V, платформи інструкцій, яка прагне розширити різноманітність процесорів через відкритий стандарт. Зміни не обмежуються лише ідентифікацією нових можливостей апаратного забезпечення: вони також включають налаштування, пов'язані з безпекою, продуктивністю, управлінням ресурсами та послугами прошивки.

Більше розширень для ідентифікації можливостей процесора

Нова підтримка охоплює розширення Smcsrind, Sscsrind, Smcntrpmf, Ssccfg, Smcdeleg, Zicclsm, Ziccamoa, Ziccif, Ziccrse, Za64rs та Ssqosid. Їхнє впровадження дозволяє ядру точніше розпізнавати характеристики, які пропонує процесор RISC-V, що важливо для того, щоб програмне забезпечення могло адаптувати свою роботу до доступного апаратного забезпечення без залежності від загальних методів.

Smcsrind та Sscsrind пов'язані з механізмом непрямого доступу до регістрів контролю та стану, відомих як CSR. Ці регістри зосереджують основні параметри процесора та системи, тому визнання цієї можливості може полегшити управління архітектурами, які включають більш широку або спеціалізовану організацію цих регістрів.

Інша частина набору пов'язана з лічильниками та їх управлінням на різних рівнях привілеїв. Smcntrpmf додає фільтрацію за режимом привілею для лічильників циклів та інструкцій, тоді як Ssccfg дозволяє керувати делегованими лічильниками продуктивності апаратного забезпечення та їх станами конфігурації в контекстах, передбачених архітектурою.

Smcdeleg завершує цей блок, визначаючи делегування лічильників супервізора та охоплюючи зміни регістрів контролю та стану, а також поведінку апаратного блоку, або hart, на різних рівнях привілеїв. У сукупності ці розширення надають операційній системі більш детальні інструменти для розділення, спостереження та управління активністю, що відбувається на кожному рівні виконання.

Пам'ять, атомарність та прогрес інструкцій

Linux 7.3 також додає підтримку для Zicclsm, розширення, яке описує можливості процесора та основної пам'яті для обробки не вирівняних завантажень та зберігань. Коли це розширення присутнє, певні не вирівняні доступи можуть виконуватися без виклику апаратного виключення, хоча специфікація попереджає, що їх виконання може бути значно повільнішим.

Ця поведінка є важливою, оскільки не вирівняні доступи з'являються в структурах даних, бінарних форматах та навантаженнях, які не завжди організовують кожен елемент на природних межах пам'яті. Явне визнання Zicclsm дозволяє ядру знати про цю можливість системи та уникати неправильних припущень про те, коли операція повинна зупинитися або викликати виключення.

Ziccamoa зосереджується на атомарних операціях і вимагає, щоб регіони основної пам'яті з можливістю кешування та когерентності підтримували атомарні операції пам'яті, включені в базове розширення A. Ця характеристика націлена на надання більш однорідної основи для механізмів синхронізації, де кілька процесорів або потоків повинні координувати свої доступи без порушення спільних станів.

Зі свого боку, Ziccif вказує, що основна пам'ять допускає отримання інструкцій з вимогами атомарності. Ziccrse зазначає, що ця пам'ять гарантує прогрес послідовностей Load-Reserved/Store-Conditional, відомих як LR/SC, тоді як Za64rs встановлює вимоги до наборів резерву, що використовуються цими інструкціями, включаючи гарантію їхньої безперервності.

Безпека та управління ресурсами системи

Серед додаткових покращень порту RISC-V з'являється робота над Shadow Stack у рамках механізмів цілісності потоку управління. Ця техніка підтримує окрему структуру для захисту адрес повернення та допомагає виявляти зміни в запланованій послідовності виконання, тому її еволюція в ядрі може зміцнити захист від певних атак на потік управління.

Розробка також включає підтримку перемикання контексту ЦП, пов'язаного з маркуванням якості обслуговування. Перемикання контексту відбувається, коли операційна система змінює завдання, що використовує процесор, а обробка цих міток прагне зберегти необхідну інформацію для застосування диференційованих політик між навантаженнями під час цих змін.

Ssqosid відповідає ідентифікаторам якості обслуговування супервізора і орієнтована на моніторинг ресурсів, таких як пропускна здатність пам'яті та кеш. Для середовищ з багатьма завданнями ця інформація може допомогти операційній системі спостерігати, як розподіляються ресурси, і розрізняти потреби різних навантажень, хоча конкретна корисність залежатиме від апаратного забезпечення та програмного забезпечення, що реалізують розширення.

Комплект доповнюється використанням служб прошивки UEFI для перезавантаження та вимкнення обладнання. Спираючись на доступні послуги в прошивці, Linux може мати більш узгоджений шлях для виконання цих операцій на сумісних платформах RISC-V, особливо коли дизайн системи вимагає координації між ядром, прошивкою та конкретною реалізацією машини.

Що це означає для екосистеми RISC-V

RISC-V використовує відкриту базу інструкцій, яка може бути розширена за допомогою стандартизованих розширень, що дозволяє проектувати процесори для специфічних потреб, не відмовляючись від загальної основи. Для Linux виклик полягає в тому, щоб визнати ці можливості, безпечно їх представити та використовувати їх гарантії, не припускаючи, що все обладнання пропонує точно той самий набір функцій.

Включення цих розширень не означає, що кожна дистрибуція автоматично активує всі їх переваги на будь-якому комп'ютері. Користь залежатиме від того, чи оголосить процесор відповідні можливості, чи правильно налаштує їх прошивка, і чи зможуть програми або підсистеми ядра скористатися ними, коли це буде доцільно.

Підтримка пам'яті з неупорядкованим доступом, атомарності та послідовностей LR/SC може бути особливо важливою для сумісності програмного забезпечення та для узгодженості між різними реалізаціями RISC-V. У свою чергу, розширення, пов'язані з лічильниками, привілеями та якістю обслуговування, пропонують більш детальну основу для систем, які потребують вимірювання продуктивності, ізоляції навантажень або управління спільними ресурсами.

Описані зміни все ще належать до процесу розробки Linux 7.3, тому їх остаточна форма залежатиме від еволюції коду та рішень, які будуть прийняті перед випуском.

Цей контент надано лише для загальних інформаційних цілей і не є фінансовою, інвестиційною, юридичною чи податковою консультацією. Події, нагороди, онлайн-акцій або пов’язану інформацію, згадана тут, не слід розглядати як рекомендацію, прохання чи запрошення до купівлі, продажу, торгівлі чи інших операцій з криптоактивами. Криптоактиви є дуже волатильними та можуть призвести до збитків. Доступність послуг, продуктів WEEX та пов’язаних із ними подій може відрізнятися залежно від регіону. Ви несете відповідальність за забезпечення відповідності вашої участі чинному місцевому законодавству та нормативним актам.