9.3 快速调用与标准调用

1. 基本概念与差异

在ARM Trusted Firmware中，安全监控调用(SMC)根据执行时间敏感性和上下文保存需求分为两种类型：

特性	快速调用(Fast Call)	标准调用(Standard Call)
执行速度	高（通常<1μs）	较低（可能>10μs）
上下文保存	仅保留关键寄存器	完整上下文保存
使用场景	时间敏感操作	复杂安全服务
典型应用	PSCI_CPU_ON, 中断转发	加密服务, 安全存储访问
可嵌套性	不支持	支持
SMC调用号范围	0x0-0x7FFF	0x8000-0xFFFF

2. 技术实现细节

2.1 调用约定差异

// 快速调用示例（BL31中处理）
uint64_t handle_fast_smc(uint32_t smc_fid, uint64_t x1, uint64_t x2,uint64_t x3) {// 最小化上下文保存return psci_cpu_on(x1, x2, x3);
}// 标准调用示例
uint64_t handle_std_smc(uint32_t smc_fid, cpu_context_t *ctx) {// 完整上下文保存与恢复save_full_context(ctx);return crypto_service(ctx->x1, ctx->x2);
}

2.2 上下文管理

• 快速调用：

  • 仅保存X0-X3、PC、SP等关键寄存器
  • 使用单独的栈空间（runtime_svc_stack）
  • 禁止阻塞操作

• 标准调用：

  • 完整保存通用寄存器+系统寄存器
  • 支持任务切换和阻塞调用
  • 可使用动态内存分配

3. 性能对比数据

在Cortex-A72平台上的典型延迟：

操作	快速调用	标准调用
调用进入时间	120ns	850ns
最小往返延迟	400ns	1.2μs
上下文保存开销	80ns	620ns

4. 开发实践建议

4.1 选择调用类型的准则

4.2 混合调用注意事项

1. 快速调用中禁止触发标准调用
2. 标准调用可嵌套其他标准调用（最大深度8层）
3. 跨类型调用需通过SMC_RET_SWITCH_CALL特殊返回码

5. 典型问题排查

问题现象：快速调用中出现寄存器内容损坏
排查步骤：

1. 检查是否意外修改了X4-X18寄存器
2. 确认没有使用浮点/SIMD指令
3. 验证栈指针是否对齐到16字节边界

问题现象：标准调用性能不达标
优化建议：

• 使用SMCCC_OPTIMIZED_CALL特性
• 减少不必要的上下文保存（通过SMC_CTX_FLAG_NO_SAVE）
• 预分配服务所需的资源池

6. 平台适配要求

在plat_smc_helpers.c中需要实现的必要函数：

/* 快速调用处理入口 */
const smc_handler_t fast_smc_handlers[] = {[PSCI_CPU_ON] = psci_fast_cpu_on,[IRQ_FORWARD] = irq_fast_forward
};/* 标准调用处理表 */
DECLARE_RT_SVC(crypto_svc,    // 服务名OEN_TOS_START, // 所有者范围CRYPTO_SVC_ID, // 服务IDcrypto_handler // 处理函数
);

注意：在ARMv8.4+平台可启用SMCCCv1.1优化，通过SMCCC_ARCH_FEATURES查询支持的加速特性。