为何Qemu加载ELF与BIN格式镜像时进入不同异常等级？

这个差异来自Qemu对不同格式镜像的默认加载逻辑，针对Raspberry Pi 4B的模拟环境，具体如下：

• ELF镜像的处理
  Qemu通过-kernel加载ELF文件时，会识别ELF文件中的元数据（比如入口地址、目标平台信息），并且针对RPi4平台，默认将ELF镜像当作早期bootloader/监控程序处理，直接在EL3异常等级下启动执行。这和树莓派原生硬件的启动流程一致——原生的第一阶段bootloader就是运行在EL3的。

• BIN镜像的处理
  纯BIN文件没有任何元数据，Qemu无法判断它的预期运行环境，因此针对RPi4平台，默认将BIN文件当作内核镜像处理，会先切换到EL2异常等级，再加载执行BIN的入口代码。这是因为在RPi4的正常启动流程中，内核是在EL2（由bootloader切换而来）运行的，Qemu对无格式二进制文件采用了这个默认行为。

你的测试代码通过mrs x0, currentel指令读取当前异常等级，正好验证了这个逻辑：

• 使用qemu-system-aarch64 -nographic -kernel benos.bin -S -s启动时，Qemu在EL2环境执行BIN代码，读取到的异常等级为2
• 若换成ELF格式的镜像，Qemu会在EL3环境启动，读取到的异常等级为3

需要注意的是，这个行为是Qemu针对RPi4平台的特定实现，不同ARM模拟目标可能有不同的默认规则。如果需要调整启动的异常等级，可以通过修改ELF镜像的头部信息，或者指定Qemu的-machine相关参数来实现。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者chneg