Assembly 在用户模式下允许执行或禁止执行哪些指令？

有些指令是CPU永远无法在用户模式下执行的（例如：

HLT

指令）

CPU总是能够在用户模式下执行一些指令（例如：

MOV

指令）

还有一些指令可以允许CPU在用户模式下执行或禁止CPU在用户模式下执行（例如，

in

和

OUT

指令）

---

我的问题是：在用户模式下允许执行或禁止执行的其他指令（除了

IN

和

OUT

）是什么？

cr4中有几个标志控制用户模式下特定指令的可用性：

• TSD（位2）：RDTSC和RDTSCP

• PCE（位8）：RDPMC

• OSFXSR（位9）*:FXSAVE、FXRSTOR和SSE指令

• UMIP（第11位）：SGDT、SIDT、SLDT、SMSW、STR

• FSGSBASE（位16）*:RDFSBASE、RDGSBASE、WRFSBASE、WRGSBASE

---

标记为*的标志也会影响环0中相应指令的执行。

最初有三组：

• 可以在任何特权级别执行的指令

• 对“IOPL”（IO特权级别）敏感的指令。这些指令是

  IN

  （和变体-字节、字、dword、字符串）、

  OUT

  （及其变体）、

  HLT

  、

  CLI

  和

  STI

  。如果IOPL（在eflags中）设置为3，则这些指令可以在用户代码中使用（CPL=3）；如果IOPL设置为数值较低的值，则这些指令不能在用户代码中使用

• 监控指令（例如，

  LGDT

  ，

  WRMSR

  ，

  INVD

  ，…，

  MOV到/从调试寄存器

  ）。这些指令永远不能在CPL=3时执行

从那时起，他们（CPU制造商-英特尔、AMD、VIA等）增加了（按“大致时间顺序”）：

• “对齐检查”功能，不允许在CPL=3时进行未对齐的读写

• RDTSC指令和一个标志（在CR4中）在CPL=3时禁止它

• “受保护模式虚拟中断”功能，在CPL=3时影响

  CLI

  和

  STI

  的行为（主要用于virtual8086，但不限于此）

• MSR中的一个标志，允许CPL=0代码禁用

  CPUID leaves>2

  （使CPU假装这些leave不存在），这本来是一种错误的解决方法（“软件是软的，硬件是硬的”）因为WindowsNT旧版本中的一个bug，但在20多年后仍然因为毫无理智的原因而挂起

• 各种虚拟化工具（例如，

  VMENTER

  ，

  VMEXIT

  ，…）

• RDTSCP指令（CPL=3时的访问仍由CR4中较早的标志控制）

• RDPMC

  指令

• SWAPGS

  指令

• SWAPGS

  （

  RDFSBASE

  ，

  RDGSBASE

  ，

  WRFSBASE

  等）的替代/扩展

• 一种称为“UMIP”（用户模式指令预防）的扩展，它（如果启用）主要防止用户代码使用指令来查找内核数据结构的虚拟地址（因此“KASR”不那么好笑）。这不允许的指令有

  SGDT

  、

  SIDT

  、

  SLDT

  、

  SMSW

  和

  STR

• MSR中的隐藏/未记录标志，允许某些内核（如果它们是由能够了解它的开发人员编写的）禁用对用户代码永远无法执行的更多指令的访问（

  CPUID

  ，我不知道还有什么）

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MOV

如果违反段或页保护，可能无法执行。然后有

MOV

指令在控制寄存器之间移动。无论如何，对于指令和条件的详尽列表（某些指令可能被禁止，如

RDTSC

），您应该查阅CPU文档，而不是在此询问。要回答（部分）最后一个问题，IOPL敏感指令是

in

，

INS

，

OUT

，

OUT

，

CLI

，

STI

请注意，

IN

和

OUT

也受TSS中权限位图的约束。