Thành phần quan trọng của kiến trúc vi xử lý Intel
Mục lục:
- 🌟 Giới thiệu
- 📚 Các thanh ghi đoạn trong chế độ 64-bit
- 🌍 Không gian địa chỉ phẳng
- ⚙️ Các thanh ghi
FS và GS
- 💻 Cấu trúc dữ liệu hệ thống trong hệ điều hành
- 🎢 Kiểm tra giới hạn thanh ghi
- ✅ Eflags: thanh ghi quan trọng
- 🎯 Các cờ trong thanh ghi Eflags
- 🔄 Thay đổi trực tiếp các cờ trong Eflags
- 📥 Lưu trữ Eflags trong ngăn xếp và thanh ghi EAX
- ⚙️ TSS và việc lưu trữ giá trị từ Eflags
- 📌 Ví dụ về biểu đồ thanh ghi và các cờ
🌟 Giới thiệu
Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu về thanh ghi cờ (Eflags) trong kiến trúc vi xử lý của Intel. Đây là một thanh ghi quan trọng và có vai trò quyết định kết quả của các thao tác trong vi xử lý. Chúng ta sẽ khám phá cách các cờ này hoạt động và cách thay đổi giá trị của chúng.
📚 Các thanh ghi đoạn trong chế độ 64-bit
Chế độ 64-bit của kiến trúc vi xử lý Intel có một không gian địa chỉ phẳng, có nghĩa là các thanh ghi đoạn được coi như có cơ sở đoạn bằng 0, bất kể giá trị của đoạn mô tả liên quan. Điều này tạo ra một không gian địa chỉ phẳng cho mã, dữ liệu và ngăn xếp.
🌍 Không gian địa chỉ phẳng
Trong chế độ 64-bit, giá trị của các thanh ghi đoạn được coi như đoạn cơ sở bằng 0. Điều này tạo ra một không gian địa chỉ phẳng cho mã, dữ liệu và ngăn xếp. Vì vậy, câu hỏi đầu tiên của chúng ta là: Không gian địa chỉ phẳng được tạo ra như thế nào và câu trả lời là thực hiện việc thiết lập giá trị cơ sở của mỗi thanh ghi đoạn là 0.
⚙️ Các thanh ghi FS và GS
Trong chế độ 64-bit, các thanh ghi FS và GS có thể được sử dụng như các thanh ghi cơ sở bổ sung trong các phép tính địa chỉ tuyến tính. Điều này có nghĩa là chúng có thể được sử dụng trong việc truy cập dữ liệu cục bộ và các cấu trúc dữ liệu hệ thống của hệ điều hành. Tuy nhiên, việc sử dụng các thanh ghi đoạn này có thể không đúng với mục đích ban đầu của Intel, đặc biệt là khi hệ điều hành Windows và Linux sử dụng chúng theo cách khác nhau và không phù hợp với quy tắc ban đầu.
💻 Cấu trúc dữ liệu hệ thống trong hệ điều hành
Cấu trúc dữ liệu hệ thống trong hệ điều hành bao gồm các cấu trúc như hàng đợi (queue) được sử dụng trong việc lập lịch quá trình. Một hàng đợi là một cấu trúc dữ liệu được sử dụng hầu như trong mọi hệ điều hành, bởi vì nó liên quan đến hoạt động lập lịch quá trình. Hàng đợi hoạt động dựa trên nguyên tắc "vào trước, ra trước" (First In, First Out - FIFO), khác với ngăn xếp (stack) mà phần tử cuối cùng được đẩy ra đầu tiên (Last In, First Out - LIFO). Ví dụ về cấu trúc dữ liệu hệ thống là hàng đợi (queue).
🎢 Kiểm tra giới hạn thanh ghi
Trong chế độ 64-bit, mặc dù việc sử dụng các thanh ghi đoạn có thể bị vô hiệu hóa cho một mục đích, chúng vẫn có thể được sử dụng bởi một mục đích khác. Tuy nhiên, kiểm tra giới hạn (limit checks) cho các thanh ghi này sẽ bị vô hiệu hóa trong chế độ 64-bit. Câu hỏi tiếp theo của chúng ta là: Giới hạn kiểm tra (limit checks) là gì và vì sao chúng không cần thiết trong chế độ 64-bit?
✅ Eflags: thanh ghi quan trọng
Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu về thanh ghi Eflags, một thanh ghi quan trọng trong vi xử lý Intel. Eflags chứa một nhóm cờ trạng thái, một cờ điều khiển và một nhóm các cờ hệ thống. Khi chúng ta thực hiện các thao tác trong vi xử lý, Eflags sẽ cung cấp thông tin về kết quả của các thao tác này.
🎯 Các cờ trong thanh ghi Eflags
Trong thanh ghi Eflags, chúng ta có các cờ khác nhau như cờ trạng thái (status flags), cờ điều khiển (control flag) và các cờ hệ thống (system flags). Các cờ này cho phép chúng ta xác định trạng thái của kết quả của các thao tác trong vi xử lý. Các cờ trạng thái bao gồm cờ dấu trạng thái (sign flag), cờ không (zero flag), cờ tràn (overflow flag) và nhiều hơn nữa.
🔄 Thay đổi trực tiếp các cờ trong Eflags
Các cờ trong thanh ghi Eflags có thể được thay đổi trực tiếp bằng việc sử dụng các lệnh đặc biệt. Tuy nhiên, không có lệnh nào cho phép ta xem hoặc sửa đổi toàn bộ thanh ghi này trực tiếp. Thay vào đó, ta có thể thực hiện thay đổi các cờ trong ngăn xếp hoặc thanh ghi EAX bằng cách sử dụng các lệnh như lahf, sahf, pushf, pushfd, popf và popfd. Sau khi các giá trị trong thanh ghi Eflags được chuyển sang ngăn xếp thực thi của quy trình hoặc thanh ghi EAX, chúng ta có thể kiểm tra và sửa đổi các cờ bằng cách sử dụng các lệnh thao tác bit trong vi xử lý.
📥 Lưu trữ Eflags trong ngăn xếp và thanh ghi EAX
Khi treo một nhiệm vụ sử dụng các tiện ích đa nhiệm trong vi xử lý, máy tính sẽ tự động lưu trạng thái của thanh ghi Eflags trong đoạn vô hiệu (task state segment) của nhiệm vụ được đánh dấu. Điều này cho phép mỗi nhiệm vụ có một thanh ghi Eflags riêng. Khi tạo một nhiệm vụ mới, vi xử lý sẽ tải thanh ghi Eflags từ đoạn vô hiệu (task state segment) của nhiệm vụ mới. Trong trường hợp xử lý một ngắt hoặc một xử lý ngoại lệ, trạng thái của thanh ghi Eflags sẽ được lưu trữ trong ngăn xếp thực thi của quy trình.
⚙️ TSS và việc lưu trữ giá trị từ Eflags
Khi thực hiện một cuộc gọi tới một trình xử lý ngắt hoặc xử lý ngoại lệ, vi xử lý sẽ tự động lưu trạng thái của thanh ghi Eflags trong ngăn xếp thực thi của quy trình. Vì vậy, Hai nơi lưu trữ giá trị từ thanh ghi Eflags là đoạn vô hiệu và ngăn xếp thực thi của quy trình. Khi một ngắt hoặc xử lý ngoại lệ được xử lý và có một sự chuyển đổi ngữ cảnh nhiệm vụ, trạng thái của thanh ghi Eflags sẽ được lưu trữ trong đoạn vô hiệu của nhiệm vụ bị treo.
📌 Ví dụ về biểu đồ thanh ghi và các cờ
Cuối cùng, chúng ta sẽ xem một biểu đồ thanh ghi, trong đó các cờ Eflags được phân loại thành các cờ trạng thái, cờ điều khiển và các cờ hệ thống. Biểu đồ này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về vai trò và ý nghĩa của từng cờ trong thanh ghi Eflags.
📚 Tài liệu tham khảo:
No difficulty
WHY YOU SHOULD CHOOSE TOOLIFY
