使用QEMU模拟ARMv9 SME程序遇到非法指令错误

Question

我尝试在用户模式下使用QEMU来模拟ARMv9 SME程序，但在执行过程中遇到以下错误：

qemu: uncaught target signal 4 (Illegal instruction) - core dumped

环境信息：

• QEMU版本：qemu-9.0.2

• 目标架构：ARMv9

中小企业代码片段：

matmul_opt: // x0: M, x1: K, x2: N, x3: matLeft, x4: matRight, x5: matResult
  stp     x19, x20, [sp, #-48]!
  stp     x21, x22, [sp, #16]
  stp     x23, x24, [sp, #32]
  smstart
  // constants
  cntw    x6                      // SVLs
  mul     x22, x6, x1             // SVLs*K
  mul     x23, x6, x2             // SVLs*N
  add     x18, x23, x2            // SVLs*N + N
  add     x11, x4, x2, lsl #2     // Exit condition for N loop
  mov     x12, #0
  cntb    x6                      // SVLb
  mov     x14, #0
  ptrue   pn10.b                  // Predicate for SME2 VLx2 (a_ptr loads)
  whilelt pn8.s, x12, x0, vlx2    // tiles predicate (M dimension)
  sub     w6, w6, #8              // SVLb-8

.Loop_M:
  // Extract tile 0/1 and tile 2/3 predicates (M) from vlx2 predicate.
  pext    { p2.s, p3.s }, pn8[0]
  mov     x16, x4                 // b_base
  mov     x9, x5                  // c_base
  whilelt pn9.b, x16, x11, vlx2   // tiles predicate (N dimension)

.Loop_N:
  mov     x7, x3                  // a_ptr = a_base
  mov     x17, x16                // b_ptr = b_base
  mov     x10, x9                 // c_ptr0 = c_base

  // Extract tile 0/2 and tile 1/3 predicates (N) from vlx2 predicate.
  pext    { p0.b, p1.b }, pn9[0]

  add     x8, x3, x22, lsl #2     // a_base + SVLs*K FP32 elms (bytes)
  addvl   x15, x8, #-1            // Exit condition for K loop
  ld1w    {z1.s}, p2/z, [x7]      // Load 1st vector from a_ptr

  zero    {za}
  ld1w    {z2.s-z3.s}, pn9/z, [x17]  // Load 2 vectors from b_ptr

  fmopa   za0.s, p2/m, p0/m, z1.s, z2.s // ZA0+=1st a_ptr vec OP 1st b_ptr vec
  ld1w    {z5.s}, p3/z, [x7, x22, lsl #2]  // Load 2nd vector from a_ptr
  addvl   x7, x7, #1                       // a_ptr += SVLb (bytes)

.Loop_K:
  fmopa   za2.s, p3/m, p0/m, z5.s, z2.s // ZA2+=2nd a_ptr vec OP 1st b_ptr vec

  // ... (rest of the loop body)

  cmp     x7, x15
  b.mi    .Loop_K

  // ... (rest of the N loop body)

.Loop_store_ZA:
  // ... (rest of the store loop body)

  cmp     w13, w6
  b.mi    .Loop_store_ZA

  // ... (rest of the M loop body)

  smstop

  ldp     x23, x24, [sp, #32]
  ldp     x21, x22, [sp, #16]
  ldp     x19, x20, [sp], #48

  ret 

编译命令：

aarch64-none-elf-as -march=armv9.2-a -mcpu=cortex-a710+sme2 -o test_sme test_sme.S

运行命令：

qemu-aarch64 test_sme

在执行上述程序时，我收到“非法指令”错误。这可能是什么原因？我的 QEMU 版本支持我正在使用的 SME2 指令集吗？我该如何解决这个问题？

任何帮助将不胜感激！

Answer 1

指令“ptrue pn10.b”位于 FEAT_SVE2p1 扩展中，QEMU 尚未实现；类似地，您使用的“while”insn 的形式是 FEAT_SVE2p1。因此，您会收到“非法指令”错误，与在未实现 FEAT_SVE2p1 的真实 CPU 上运行此二进制文件时的情况相同。如果您想在 QEMU 下运行代码，您暂时应该坚持使用 FEAT_SME/FEAT_SVE/FEAT_SVE2。 （FEAT_SVE2p1 和 FEAT_SME2 已在待办事项列表中，但可能还需要一段时间。）

此处列出了当前模拟的一组架构功能： https://www.qemu.org/docs/master/system/arm/emulation.html