行動裝置系統設計
行動運算市場包含各種裝置,例如智慧型手機、筆記型電腦、穿戴式裝置及延展實境 (XR)。一系列先進的 Arm Cortex-A 處理器推動這類裝置運作,以 Arm A 系列架構做為各個處理器的基礎。適用於行動運算市場的 Arm 系統架構規格概述,以下列三項關鍵領域為主要重點:
SoC 設計的系統架構 | 軟體標準 | 安全性
適用於 SoC 設計的系統架構
成功的系統單晶片實作,需要關注整合及系統架構等層面。Arm 針對關鍵領域提供 SoC 標準化及系統架構,其中包括互聯標準、安全性實作及電源控制整合。
A 系列的平台安全性指南
A 系列的平台安全性指南 (PSG-A) 提供可信任 SoC 的基礎建設需求及實作指引,符合產業標準及規格。
PSG-A 規格涵蓋以下項目:
- 安全區域隔離
- 安全性實作需求
- 生命週期管理
- 除錯、周邊設備及記憶體考量因素
- 需求檢查清單
電源控制系統架構
SoC 的電源控制系統架構 (PCSA) 是以 Arm 元件為基礎。SoC 的架構師、設計人員及元件設計人員,都使用這項規格納入 Arm 低功耗介面,用於時脈及電源控制。
PCSA 規格涵蓋以下項目:
- 電壓、電源及時脈分區及相依性
- 電源狀態及模式
- Arm 電源控制框架及整合原則
- Arm 特定元件的電源及時脈整合
- 使用 Arm 低功耗 Q-Channel 及 P-Channel 介面設計 IP
PCSA 規格 (DEN0050) 可透過 NDA 取得,請聯絡 Arm 並說明文件編號為: DEN0050。
AMBA
進階微控制器匯流排架構 (AMBA) 是一種開放式標準,用於連接及管理系統單晶片中的功能區塊。AMBA 通訊協定及介面廣泛應用於行動運算領域。
AMBA 可讓設計重複使用,並實現低摩擦的 SoC 整合。SoC 設計人員也可存取完整的第三方 IP 產品、工具及服務的市集,有助於降低風險和擁有成本,並加速上市時程。
軟體標準
軟體標準的使用並藉由作業系統和標準韌體廠商的採用,可提供共同介面,以協助簡化整合,並減少每次實作的擁有成本。
安全監控呼叫的呼叫慣例 (Secure Monitor Call Calling Convention)
安全監控呼叫的呼叫慣例 (SMCCC) 規格定義共同呼叫機制,以便在 Armv7 及 Armv8 架構中搭配使用安全監控呼叫 (SMC) 及虛擬機管理器呼叫 (HVC) 指令。
SMCCC 規格的目標是簡化整合,並減少軟體層之間的碎片化包括:
- 作業系統 (OS)
- 虛擬機管理器
- 安全監控器
電源狀態協調介面 (PSCI)
電源狀態協調介面 (PSCI) 是一種電源管理的標準介面,可由作業系統廠商用於監督軟體 (supervisory software),在 Arm 架構上以各種不同權限運作。這項標準有助於簡化整合不同廠商的監督軟體。
PSCI 規格定義介面用於:
- 核心閒置管理
- 動態新增及移除核心,以及輔助核心開機
- 系統關機及重設
PSCI 層位於 SCMI 之上,並搭配使用各種硬體探索技術,例如扁平裝置樹 (Flattened Device Tree,FDT) 及進階組態與電源介面 (Advanced Configuration and Power Interface,ACPI)。
系統控制及管理介面
系統控制及管理介面 (SCMI) 是一種標準介面,介於作業系統和系統控制處理器 (SCP) 之間。SCMI 可擴充,並提供通訊協定以存取常在韌體實作的各種功能。
SCMI 規格目前提供通訊協定用於:
- 探索支援介面
- 功率域管理
- 效能管理
- 時脈管理
- 感測器管理
- 重設管理
- 電壓域管理
- 電源控制及監控
下載白皮書: 使用 Arm SCMI 規格進行電源及效能管理
安全性
我們的安全性文件是以 Arm TrustZone 技術為建構基礎,屬於平台安全架構 (PSA) 計畫的一部分,為信任執行環境提供基礎。
A 系列架構的韌體框架
適用於 A 的韌體框架 (FF-A) 規格定義標準的程式設計模型,將安全性服務從廠商生態系中獨立出來。並且說明這些服務與用戶端之間用於通訊的標準介面。本介面可提供機制用於:
- 探索可用服務。
- 同步訊息傳遞,例如以 SMC 呼叫 (請參考本頁先前章節 - 安全監控呼叫的呼叫慣例) 由 Rich OS 執行環境 (REE) 存取信任執行環境 (TEE) 服務。
- 非同步訊息傳遞,例如從 TEE 至 REE 的門鈴通知。
- 共用記憶體,例如在 REE 與 TEE 之間以零複製語意交換訊息。
- 記憶體的執行期間保護,例如用於建立安全的影片路徑以播放受保護內容。
可信任韌體 A
可信任韌體 A (TF-A) 是一種 Arm A 系列架構安全區域軟體的開放原始碼參考實作。
TF-A 實作各種 Arm 介面標準,包括:
- 電源狀態協調介面 (PSCI)
- 用戶端的可信任開發板開機需求 (TBBR-CLIENT)
- SMC 呼叫慣例 (SMCCC)
- 系統控制及管理介面 (SCMI)
- 軟體委派異常介面 (Software Delegated Exception Interface,SDEI)
程式碼可在基於 Arm 架構的硬體平台及軟體模型之間移植及重複使用。