Assembly 如何为中断服务例程保存x86_64上的寄存器？

我正在查看一个学校项目中的一些旧代码，在试图在笔记本电脑上编译时遇到了一些问题。它最初是为旧的32位gcc版本编写的。无论如何，我试图将部分程序集转换为64位兼容代码，但遇到了一些障碍

以下是原始代码：

pusha
pushl   %ds
pushl   %es
pushl   %fs
pushl   %gs
pushl   %ss

---

pusha

在64位模式下无效。那么，在64位模式下，在x86_64汇编中执行此操作的正确方法是什么

---

在64位模式下，

pusha

无效肯定是有原因的，所以我感觉手动推送所有寄存器可能不是一个好主意。

pusha

在64位模式下无效，因为它是冗余的。单独推送每个寄存器正是要做的事情。

学习执行此类操作的现有代码。例如：

• Linux（搜索

  SAVE\u ARGS\u IRQ

  ）：
• OpenSolaris（搜索

  INTR\u PUSH

  ）：
• FreeBSD（搜索

  IDT\u VEC

  ）：（类似于NetBSD）

事实上，“手动推送”regs是AMD64上的唯一方法，因为那里不存在

PUSHA

。AMD64在这方面并不是唯一的—大多数非x86 CPU在某些情况下也需要逐寄存器保存/恢复

---

但是如果仔细检查引用的源代码，您会发现并非所有中断处理程序都需要保存/恢复整个寄存器集，因此有优化的空间。

AMD在开发64位x86扩展时需要一些空间来为

REX

前缀添加新的操作码和一些其他新指令。他们将一些操作码的含义更改为这些新指令

其中一些指示只是现有指示的简短形式，或者是不必要的<代码>普沙是受害者之一。现在还不清楚为什么他们禁止了PUSHA，但它似乎没有与任何新的指令操作码重叠。可能它们保留了

PUSHA

和

POPA

操作码供将来使用，因为它们是完全冗余的，不会更快，也不会频繁出现在代码中

PUSHA

的顺序是指令编码的顺序：

eax

，

ecx

，

edx

，

ebx

，

esp

，

esi

，

edi

。请注意，它冗余地推送了

esp

！您需要知道

esp

，才能找到它推送的数据

如果您正在从64位转换代码，那么

PUSHA

代码无论如何都是不好的，您需要更新它以将新寄存器

r8

推送到

r15

。您还需要保存和恢复更大的SSE状态，

xmm8

到

xmm15

。假设你要揍他们

如果中断处理程序代码只是一个转发到C代码的存根，则不需要保存所有寄存器。您可以假设C编译器将生成保留

rbx

、

rbp

、

rsi

、

rdi

、以及

r12

到

r15

的代码。您只需通过

r11

保存和还原

rax

、

rcx

、

rdx

和

r8

。（注意：在Linux或其他System V ABI平台上，编译器将保留

rbx

，

rbp

，

r12

-

r15

，您可以预期

rsi

和

rdi

被删除）

段寄存器在长模式下不保存任何值（如果中断的线程在32位兼容模式下运行，则必须保留段寄存器，谢谢ughoavgfhw）。实际上，他们在长模式下去掉了大部分分段，但是

FS

仍然保留给操作系统，作为线程本地数据的基址。寄存器值本身并不重要，

FS

和

GS

的基址通过MSRs

0xC0000100

和

0xC0000101

设置。假设您不使用

FS

，您不必担心它，只要记住，C代码访问的任何线程本地数据都可能使用任何随机线程的TLS。注意这一点，因为C运行时库对某些功能使用TLS（例如：strtok通常使用TLS）

---

将值加载到

FS

或

GS

（即使在用户模式下）将覆盖

FSBASE

或

GSBASE

MSR。由于一些操作系统使用

GS

作为“处理器本地”存储（它们需要一种方法来为每个CPU提供一个指向结构的指针），因此它们需要将其保存在某个不会因在用户模式下加载

GS

而被破坏的位置。为了解决这个问题，有两个MSR保留给

GSBASE

寄存器：一个活动MSR和一个隐藏MSR。在内核模式下，内核的

GSBASE

保存在通常的

GSBASE

MSR中，用户模式库保存在另一个（隐藏的）

GSBASE

MSR中。当上下文从内核模式切换到用户模式上下文时，以及当保存用户模式上下文并进入内核模式时，上下文切换代码必须执行SWAPGS指令，该指令交换可见和隐藏的

GSBASE

MSR的值。由于内核的

GSBASE

在用户模式下安全地隐藏在另一个MSR中，因此用户模式代码无法通过将值加载到

GS

中来关闭内核的

GSBASE

。当CPU重新进入内核模式时，上下文保存代码将执行

SWAPGS

并恢复内核的

GSBASE

Hi。这可能不是正确的方法，但可以创建如下宏

.macro pushaq
    push %rax
    push %rcx
    push %rdx
    push %rbx
    push %rbp
    push %rsi
    push %rdi
.endm # pushaq

及

---

如果需要，最终添加其他r8-15寄存器。此外，您不能在64位模式下推送段寄存器。您需要先将它们复制到另一个寄存器<代码>mov%ds，%eax；将%rax@ughoavgfhw推送到

.macro popaq
    pop %rdi    
    pop %rsi    
    pop %rbp    
    pop %rbx    
    pop %rdx    
    pop %rcx
    pop %rax
.endm # popaq