3. 异常向量表（Vector Table）原理

异常向量表是 ARM64 处理器在发生异常（中断、缺页、系统调用等）时，用于定位异常处理程序入口地址的核心数据结构。在 Head.S 启动阶段，正确配置向量表是系统稳定运行的前提。

3.1 基地址寄存器 VBAR_ELn

ARM64 为每个异常级别（EL3、EL2、EL1）提供了独立的向量表基地址寄存器：

3.2 向量表偏移与表项大小

ARM64 向量表具有严格的固定结构：

• 表项大小：每个异常向量占用 16 字节（4 条指令）。
• 表项数量：共 16 个表项，覆盖 4 种异常类型 × 4 种异常来源。
• 总大小：16 × 16 = 256 字节。
• 对齐要求：向量表基地址必须 2KB 对齐（0x7FF 位为 0）。

向量表偏移计算规则：

异常入口地址 = VBAR_ELn + 偏移量

偏移量 = (异常类型偏移) + (异常来源偏移)

异常类型偏移：
  0x000 — Synchronous（同步异常）
  0x080 — IRQ（普通中断）
  0x100 — FIQ（快速中断）
  0x180 — SError（系统错误）

异常来源偏移（在每种类型内）：
  0x000 — Current EL with SP0
  0x040 — Current EL with SPx
  0x080 — Lower EL using AArch64
  0x0C0 — Lower EL using AArch32

3.3 向量表结构 SVG 图

3.4 表项内容与指令布局

每个 16 字节的表项通常包含以下指令序列：

3.5 Head.S 中向量表配置流程

1. 定义 .align 11 — 确保向量表 2KB 对齐。
2. 定义标签 — 如 vectors: 作为向量表起始。
3. 填充 16 个表项 — 每个表项使用 .org 或手动偏移对齐。
4. 写入 VBAR_EL1 — 使用 MSR VBAR_EL1, X0 加载基地址。
5. ISB 同步 — 执行 ISB 指令确保配置生效。

3.6 向量表配置代码示例

.section .text.vectors, "ax"
.align 11                     /* 2KB 对齐 */
.globl vectors
vectors:
    /* 当前 EL，SP0 — 同步异常 */
    b   el1_sync_sp0
    .align 7                  /* 跳到下一个表项起始 */
    /* 当前 EL，SP0 — IRQ */
    b   el1_irq_sp0
    .align 7
    /* 当前 EL，SP0 — FIQ */
    b   el1_fiq_sp0
    .align 7
    /* 当前 EL，SP0 — SError */
    b   el1_serror_sp0
    .align 7

    /* 当前 EL，SPx — 同步异常 */
    b   el1_sync_spx
    .align 7
    /* 当前 EL，SPx — IRQ */
    b   el1_irq_spx
    .align 7
    /* 当前 EL，SPx — FIQ */
    b   el1_fiq_spx
    .align 7
    /* 当前 EL，SPx — SError */
    b   el1_serror_spx
    .align 7

    /* Lower EL，AArch64 — 同步异常 */
    b   el1_sync_l64
    .align 7
    /* Lower EL，AArch64 — IRQ */
    b   el1_irq_l64
    .align 7
    /* Lower EL，AArch64 — FIQ */
    b   el1_fiq_l64
    .align 7
    /* Lower EL，AArch64 — SError */
    b   el1_serror_l64
    .align 7

    /* Lower EL，AArch32 — 同步异常 */
    b   el1_sync_l32
    .align 7
    /* Lower EL，AArch32 — IRQ */
    b   el1_irq_l32
    .align 7
    /* Lower EL，AArch32 — FIQ */
    b   el1_fiq_l32
    .align 7
    /* Lower EL，AArch32 — SError */
    b   el1_serror_l32

/* 在启动汇编中配置 VBAR_EL1 */
adrp    x0, vectors
add     x0, x0, #:lo12:vectors
msr     vbar_el1, x0
isb

3.7 常见配置错误与调试