拟化供给了多方位的支撑ARM架构中针对设备虚，MMU和支撑虚拟化的中缀节制器GIC此中次要的机制包罗系统内存办理单位S。

　　是通过非常处置来实现的ARM架构中的下陷机制。文所述如上，或用户空间处于EL0平安品级凡是虚拟机操作系统的使用法式。空间处于EL1平安品级虚拟机操作系统的内核态。r处于EL2平安品级Hyperviso。右边所示如下如，M或者使用法式指令施行时当超出EL1平安品级的V，ervisor发出非常下陷将向 EL2级此外Hyp，isor来处置非常交由Hyperv，到EL1平安品级的VM然后通过上下文切换前往。

　　pervisor原生独立的Hy，Hypervisor一般称为Type1 。sor以最高权限运转这类Hypervi，所有物理资本节制和办理。isor运转过程中在这类Hyperv，能能够卸载到该虚拟机的操作系统中实现与每个虚拟机相关的资本办理和安排功，于与虚拟化相关的功能如许办理法式能够专注。pervisor和Xen Hypervisor等这类Hypervisor典型的案例有QNX Hy。

　　图施行一条超出施行权限的指令时当虚拟机操作系统或使用法式试，拟机下陷触发虚，统做上下文切换虚拟机操作系，visor法式切到Hyper；

　　机圈套后发生虚拟，sor接管现场Hypervi，机的上下文并保留虚拟，作系统开启的使命之后处置虚拟机操；

　　于虚拟机操作系统用户态空间在EL0平安品级对于Type1 Hypervisor：属，态在EL1平安品级虚拟机操作系统内核，sor在EL2平安品级独立的Hypervi。

　　环境下凡是，U上运转其指令VM在物理CP，isor的环境下一样与没有Hyperv；

　　除处置器以外的设备对于SoC系统中，具有DMA节制器的设备特别是DMA节制器或，下由VM分派时在虚拟化场景，转换和OS级此外内存庇护能够通过SMMU包管地址。不带虚拟化支撑的DMA节制器下图左图显示了操作系统视角下。统内核空间中的驱动法式进行编程DMA节制器将通过主机操作系，单位为DMA设置装备摆设物理地址该驱动法式将按照MMU。拟化情况中可是在虚，的视角下特定VM，应的第一层级MMU做地址翻译直通DMA只能基于该VM所对，置两头物理从而只能配。此因，的虚拟化支撑的系统内存办理单位SMMU下图右图显示了用于该 DMA 节制器，接设置装备摆设直通DMA能够在支撑VM直。机编程的SMMU从IPA转换为PA所有的内存拜候都能够通过办理法式主，A进行地址操作而连结同一的视角以确保VM和DMA都是基于IP。

　　中资本和组件的细致条理布局如下图所示QNX Hypervisor软件架构，r作为操作系统视角来看从Hyperviso，pervisor操作系统用户态空间中注册各个VM需要通过例化qvm历程来在Hy。个VM时在设置装备摆设某，的qvm历程并进行设置装备摆设会按照规范建立一个对应，VM的组件用以指定该，虚拟设备、内存办理页表设置装备摆设等包罗虚拟虚拟处置器vCPU、。

　　星集团出资设立的先辈科技型企业复睿微电子是世界500强企业复。于立异驱动的文化复睿微电子植根，活、工作、进修和文娱体例通过手艺立异改变人们的生。022年1月公司成立于2，行时代的大算力方案供给商方针成为世界领先的智能出，等范畴供给以高机能芯片为根本的处理方案努力于为汽车电子、人工智能、通用计较。、ADS/ADAS芯片研发目上次要处置汽车智能座舱，能力和人工智能算法以领先的芯片设想，手艺赋能通过底层，业的立异成长鞭策汽车产，的出行体验提拔人们。⾏的时代在智能出，⻋的⼤脑芯⽚是汽。建了完美的智能出⾏⽣态复星智能出⾏集团曾经构，⼒和⼈⼯智能⼤算⼒的根本平台复睿微是整个⽣态的通⽤⼤算 。客户体验为任务复睿微以提拔，装、先辈制程和处理⽅案提拔算⼒在后摩尔定律时代持续通过先辈封，汽⻋智能化的新时代与合作伙伴配合⾯对。

　　pervisor扩展主操作系统内嵌Hy，Hypervisor一般称为Type2 ，过主机操作系统实现根基办理功能能够通，扩展只专注于虚拟化支撑Hypervisor，合实现虚拟化功能与主机操作系统配。的案例有Linux KVM等这类Hypervisor典型。

　　性和工作负载均衡环节资本的可及，PU工作线程等包罗内存、C，U处置庞大工作负载时特别是在GPU或NP。内存容量限制下在功率束缚和，资本的可用性和矫捷性通过虚拟化来动态包管。

　　M供给虚拟处置器的笼统CPU或处置器可认为V，M的响应指令并施行特定V。来说凡是，法式间接在物理CPU上施行Hypervisor办理，用物理CPU的ISA占用物理资本并间接使。的笼统占用相关资本并施行相关指令而虚拟机操作系统基于虚拟处置器，权限的动作外除了需要更高，CPU资本和物理CPU的ISA大部门场景也能够间接利用物理。

　　通设备分派给一个特定的VM援用共享：共享设备作为直，设备的驱动法式该VM也办理该，过虚拟设备拜候该设备其他授权的VM将通。

　　异构操作系统的域之间的隔离至多三个具有分歧平安要乞降，ASIL-D平安品级要求的平安岛运转RTOS操作系统的需要满足，需要满足ASIL-B平安品级要求的仪表域运转QNX或轻量级Linux操作系统的，操作系统的消息和文娱域系统运转Android或鸿蒙。

　　常处置系统布局对应于ARM异，或用户空间处于EL0平安品级凡是虚拟机操作系统的使用法式。空间处于EL1平安品级虚拟机操作系统的内核态。引入EL2平安品级为了支撑虚拟化扩展。细分如下图所示具体平安品级：

　　享设备对于共，被多个访客利用这些设备能够，是共享内存典型示例。r支撑两种分歧类型的设备共享QNX Hyperviso，和中介共享援用共享：

　　户态空间和宿主机操作系统的用户态空间都在EL0 平安品级对于Type2 hypervisor：虚拟机操作系统用，态在EL1平安品级虚拟机操作系统内核。机操作系统内核态空间在EL2平安品级带有Hypervisor扩展的宿主。

　　pervisor和ARM系统布局中进一步引见虚拟机笼统和下陷处置机制将在后续QNX Hy。

　　同办理是通过虚拟机下陷机制实现的Hypervisor和VM的协，更高的权限才能施行的时候会发生凡是这种下陷是VM或使用需要。M架构中在AR，化的非常处置品级上面引见的对虚拟，能够具有EL1权限VM和使用法式最多，许施行的指令因而对于不允，拟机圈套将触发虚。程如下细致流：

　　系统布局中在ARM，表虚拟的处置单位vCPU一般代，or中需要例化对应的vCPU线程每个vCPU在Hypervis。isor中例化的qvm历程VM对应的是Hyperv， ARM虚拟机和虚拟处置器层级关会包含一个或者多个vCPU线.系

　　供一个VM利用共享设备：能够，ypervisor本身利用也能够供一个或多个VM和H。

　　通设备对于直，独有的拜候权限VM具有间接且，r主机操作系统将被绕过而且Hyperviso。序也将由VM间接具有这类直通设备的驱动程。通设备对于直，物理设备的中缀间接路由到对应的VMHypervisor只需要未来自，号间接传送到对应的设备并未来自VM的所有信。VM和设备之间所有交互都在，通过来自设备的中缀和来自来VM的信号Hypervisor需要识别并答应。 PCIe、以太网等直通设备的典型示例是。

　　间都是彼此独立的这些虚拟地址空，有独立的设置装备摆设和页表而且每个内存空间都。完整地支撑内存虚拟化功能图示的两级页表能够比力，表能够将虚拟地址转换为两头物理地址此中Stage1虚拟机操作系统页，存地址和存储设备地址包罗串口设备地址、内，2虚拟化页表而Stage，r页表和平安监督器页表连系Hyperviso，转换为合法的物理地址能够将两头物理地址。

　　ICv2起头从Arm G，图所示如下，拟CPU接口来发出物理和虚拟中缀信号GIC能够通过供给物理CPU接口和虚。功能来看从GIC，口是不异的这两个接，号而另一个发出虚拟中缀信号区别是一个发出物理中缀信。将虚拟CPU接口映照到VMHypervisor能够，件间接与GIC通信答应该VM中的软。visor只需要设置虚拟接口这个机制的长处是Hyper，化的体例来支撑GIC而不需要采用全虚拟。断下陷的次数能够削减中，虚拟化的开销从而削减中缀。

　　机模仿一个现实的物理设备半虚拟化设备：为所有虚拟，下陷与该设备进行批处置挪用所有虚拟机都能够通过一次；

　　sor完成使命后当Hypervi，将施行权限交还给VM恢复VM的上下文并。

　　般性出发从不失一，8.0系统布局的硬件实现作为典型示例来引见当前虚拟化的次要问题和处理方案后续章节将以 QNX Hypervisor相关的软件实现和基于ARMv。景的功能划分按照虚拟化场，虚拟化大致能够分为三类当前支流座舱SoC的：

　　U捕捉WFI的处置过程下图左边示例了一个CP。会使物理CPU进入低功耗形态施行期待中缀WFI指令凡是。言TWI信号通过注入断，足==1若是满，将导致非常并下陷到EL2平安品级上处置则在EL0或EL1平安品级上施行WFI。示例中在此，轮回中施行WFIVM凡是会在空闲，r能够捕捉此类下陷动作而Hyperviso，U到这个物理CPU并安排分歧的vCP，入低功耗形态而不是间接进。

　　程被例化的同时在一个qvm进，、虚拟设备列表和Stage2页表会在历程内实例化多个vCPU线程，拟设备笼统和内存虚拟化笼统别离用于使用线程笼统、虚。PU笼统对于vC，循基于优先级的vCPU共享模子QNX Hypervisor遵，优先级和vCPU线程优先级此中优先级包罗qvm历程。sor运转法则中在Hypervi，线程的优先级条理化地决定哪个vCPU能够拜候物理CPUqvm历程的相对优先级和qvm 历程内的 vCPU安排。后续施行过程中可是映照过程和，pervisor来说是完全的黑盒VM中运转的内容和数据对于Hy。PU的优先级和安排策略共享物理CPU时Hypervisor仅确保在基于 vC，终抢占较低优先级的vCPU较高优先级的vCPU将始。age2页表将在后续章节引见除此之外的虚拟设备列表和St。

　　车芯片对于汽，舱域SoC特别是座，提高集成度来节流成本当前的成长趋向是通过，成多个操作系统对应的物理资本因而在统一个SoC芯片上会合，境中平安隔离的环境下共存这些资本需要在虚拟化环。而言具体，要面对的要乞降挑战有车载SoC虚拟化需：

　　：为VM模仿现实物理设备的虚拟设备全虚拟化设备/软件模仿虚拟化设备。类设备时利用此，在虚拟化情况中运转VM不需要晓得它。设备的类型按照物理，本人处置所有事务全虚拟化设备能够，际物理设备之间的中介也能够充任VM和实。IC、计时器Timer等典型示例包罗中缀节制器G。

　　页表的两级地址翻译机制ARM架构中采用基于。来说凡是，A转换为两头物理地址IPA第一层级转换将虚拟地址V，操作系统办理和节制这一层级地址翻译由。理地址IPA转换为物理地址PA而第二层级地址翻译则将两头物，ervisor办理和节制这一层级地址翻译由Hyp。翻译是彼此独立这两个阶段的，干扰的互不。6所示如下图，到离散的两头物理页中的地址持续的虚拟页地址能够映照，以映照到持续的物理页地址而离散的两头物理页地址可。

　　全虚拟化设备比拟半虚拟化设备：与，非常下陷批量处置设备挪用半虚拟化设备能够通过单次，高效率从而提，外引入的非常下陷下陷削减由于虚拟化而额。VirtIO1.0尺度的半虚拟化设备QNX Hypervisor支撑基于，节制台、GPU、DPU、ISP等包罗典型的块设备、I/O 设备、。

　　拟或硬件虚拟化的方式捕获原生驱动软件模仿虚拟化设备：借助软件模，or内模仿虚拟设备的行为之后在Hypervis，法式圈套与该设备交互所有虚拟机都通过办理；

　　普遍利用的手艺虚拟化是一种，云计较和企业根本设备支持了几乎所有现代。在单台机械上运转多个操作系统开辟人员基于虚拟化功能能够，具有粉碎主计较情况的风险从而完成软件测试而不会。设备带来了很多特征虚拟化为芯片和根本，、统一资本的工作负载均衡、隔离庇护等包罗优良的隔离性、分歧资本的可及性。

　　拟化的具体实现以及在ARM系统布局下对于设备虚拟化的支撑后续章节将细致引见QNX Hypervisor中设备虚。

　　拟化功能最焦点的支撑组件Hypervisor是虚。虚拟机下陷和办理现实物理资本等功能Hypervisor次要担任处置。r次要能够分为两大类Hyperviso：