说明：本文是关于armv8-aarch64和armv9架构的设计模式的文章。本文包含一些个人观点。如有不同意见，可在评论区或微信群参与讨论。思考：一个大型系统中有多少个定时器？这些定时器的作用是什么？这些定时器有什么区别？它们的准确性有什么区别吗？LinuxKernel的Tick使用的是哪个定时器？哪个定时器？一个ARMCore中有多少个定时器？Timers在不同的软件系统中的使用有什么区别吗？应用中的setitimer()等函数会被底层程序调用吗？应用程序需要读取当前系统时间戳时，是否需要调用内核空间？可以在glibc中实现吗？什么是ArchTimer？什么是SOC定时器、apb定时器和内存映射定时器？对于一个archtimer，又分为物理timer和Virtualtimer？那么什么时候使用物理定时器，什么时候使用虚拟定时器呢？为什么？EL1和S-EL1中使用的archtimer是如何隔离的？（这里的隔离是指寄存器怎么隔离，中断怎么隔离）9.为什么EL3物理定时器对应的寄存器是xxxEL1，不应该是xxxEL3吗？1、系统中有多少个Timer？如上图所示，一个SOC中必须/可能存在：coretimer（也叫archtimer），每个core都有这个TimerSOCTimer（也叫apbtimer，memory-mappedTimer），可以有多个，也可以有如下：（1）Non-secure的专用定时器（2）Secure的专用定时器（3）特定用途的专用定时器（4）内核绑定的定时器，比如8个定时器，固定某个定时器对于某核2，每个核有多少个Timers2.1和4个物理TimerEL1PhysicalTimer不区分secure和non-secure，但是在ATF中切换cpucontext时，相关寄存器会被保存和恢复，所以从a软件方面，有两套寄存器，即non-secureEL1PhysicalTimer和secureEL1PhysicalTimer，这也是最理想的设计方案。不过非常非常非常非常遗憾的是，通过软件切换cpucontext可以将寄存器转换成两组，但是中断呢？中断不能同时用于非安全和安全，也不能在安全状态之间隔离中断。在这种情况下，就说明这样的硬件是一个“非常严重”的问题，那么我们来看看软件是如何使用的？(1)LinuxKernel使用正常。在读取计数器值和计数器频率时，同时会设置CTL、CVAL、TVAL等相关寄存器，同时会触发并处理30个中断（EL1PhysicalTimer默认中断数为30个）；(2)在optee中，只有在读取计数器值和计数器频率时才能计算时间戳。optee不会读取CTL、CVAL、TVAL等相关寄存器，当然也不会触发和处理30个中断。以上是基于“硬件缺陷”的软件设计，自然不会有问题。那你说ARMTimer有缺陷，有缺陷？你真的了解他们的设计吗？其实在ARM的设计中，也考虑到了上述的问题。仔细看它的EL3PhysicalTimer，它的寄存器名称是xxx_EL1（而不是xxx_EL3），也就是说它是为了securesecurity（EL3也属于securesecurity）。另外，我还参考了具体的armcoretrm手册，发现EL3PhysicalTimer对应的中断号（中断号29）的信号配置描述为“SecureEL1PyhsicalTimer”。我们查看BL32(SecureEL1)trusted-firmware-a/bl32/tsp/tsp_timer.c的参考程序，它也操作了EL3PhysicalTimer。总结：（1）EL1PhysicalTimer不区分安全和非安全，不能隔离安全和非安全。通常它用于NS-EL1。当然，如果S-EL1只是通过读取计数器和频率来获取当前时间戳，也可以使用，但不建议这样做。因为通过这种方式，非安全汽车也可以窃取安全侧的时间戳。(2)EL3PhysicalTimer的初衷是为了secure，包括EL3和S-EL1EL2PhysicalTimerfornon-secureEL2，S-EL2PhysicalTimerforsecureEL2，EL3PhysicalTimerforSecure，包括EL3和S-EL12.2，三个虚拟TimerEL1VirtualTimer主要用于EL1OS（guestos），那么对于一个操作系统来说，是用EL1PhysicalTimer还是EL1VirtualTimer？是由宏控制决定的，在编译的时候就决定了。比如你的OS不是运行在VM中，那就用EL1PhysicalTimer，如果你的OS要运行在VM中，那就用EL1VirtualTimerEL2PhysicalTimer，这个很容易理解，是给EL2管理程序用的，但是EL2VirtualTimer它是给谁的？这里我们需要一点虚拟化的概念，EL2VirtualTimer是针对HostApp的。作者简介：Baron（csdn：代码改变世界ctw），九年手机安全/SOC底层安全开发经验。擅长trustzone/tee安全产品的设计与开发。
