कैसे विक्रेताओं IA-32 ने वर्चुअलाइजेशन सिस्टम के रचनाकारों को एक सुअर लगाया

यह संभावना नहीं है कि किसी को भी इस तथ्य से आश्चर्य होगा कि न केवल इंटेल, बल्कि एएमडी और वीआईए जैसी कंपनियां आईए -32 वास्तुकला के विकास में शामिल हैं। अधिक जानकारी मिल सकती है, उदाहरण के लिए, ए। फॉग द्वारा एक लेख में। आज मैं एक के बारे में बात करने की योजना बना रहा हूं, मेरी राय में, एएमडी द्वारा शुरू किए गए आईएसए परिवर्तन को पूरी तरह से नहीं सोचा गया है।







जब IA-32 आर्किटेक्चर पर AMD के प्रभाव के बारे में सोचते हैं, तो सबसे पहले मुझे याद है कि REX उपसर्ग और 64-बिट प्रोसेसर मोड के लिए समर्थन है। और यह निश्चित रूप से एक "सकारात्मक" प्रभाव है जिसने IA-32 को बेहतर बनाया है। हालाँकि, अन्य दिलचस्प बदलाव थे जिन्हें मैं व्यक्तिगत रूप से सकारात्मक नहीं कह सकता।



लंबे विकास के कारण, IA-32 कमांड सिस्टम की एन्कोडिंग एक आर्क-कॉम्प्लेक्स संरचना में बदल गई है (जो अकेले उपसर्ग के लायक है)। लेख में कुछ डिकोडिंग समस्याओं और उनके समाधानों के बारे में बात करते हुए "क्या आपका डिस्सेम्बलर सही ढंग से काम करता है?" और "आईए -32 कोड या सिमिक्स डिकोडर की विशेषताओं से कैसे निपटें" , मैं कुछ दिलचस्प तथ्यों का उल्लेख करना भूल गया। IA-32 निर्देशों की अधिकतम संभव लंबाई 15 बाइट्स है। एन्कोडिंग में कई उपसर्ग हो सकते हैं, और उनकी संख्या वास्तव में केवल निर्देश की लंबाई पर स्थिति द्वारा सीमित होती है। इस मामले में, एक ही उपसर्ग कई बार हो सकता है, या, उदाहरण के लिए, ऐसे उपसर्ग हो सकते हैं जो किसी भी तरह से इस निर्देश को प्रभावित नहीं कर सकते हैं। उन सभी को बस नजरअंदाज कर दिया जाएगा।



मेरी राय में, इस स्थिति को दर्शाने वाला एक अच्छा उदाहरण NOP



निर्देश के आधार पर दिया जा सकता है (नो ओपेशन एक निर्देश है जो कुछ भी नहीं करता है। 0x90



)।



0x66 0x66 0x66 0x66 0x66 0x66 0x66 0x66 0x66 0x66 0x66 0x66 0x66 0x66 0x90



- यह भी एक NOP



निर्देश है, सभी 14 0x66



उपसर्गों 0x66



केवल अनदेखा किया जाता है।



यह, निश्चित रूप से, एक बहुत ही अजीब विशेषता है, लेकिन इससे कोई दूर नहीं हो रहा है। और कुछ संकलक आमतौर पर उपसर्गों का उपयोग कोड संरेखित कर सकते हैं।

इस पर फूल खत्म हो जाते हैं, जामुन शुरू हो जाते हैं।

कई वर्षों के लिए, इंटेल आर्किटेक्चर में BSR



निर्देश दिया गया है। यह पहली बार इंटेल 80386 प्रोसेसर में दिखाई दिया। यह 1 के बराबर सबसे महत्वपूर्ण बिट का क्रम संख्या पाता है।



उदाहरण के लिए, संख्या 0x11aa00bb



यह निर्देश 28 को वापस आ जाएगा।



आइए देखें कि इसे कैसे एनकोड किया जा सकता है:







दिलचस्प कुछ भी नहीं: 0x0F 0xBD



और मॉड आर / एम बाइट्स ऑपरेंड के लिए।



अब इस निर्देश के एन्कोडिंग में कुछ उपसर्ग जोड़ते हैं ... चलो 0xF3



कहते हैं। यह एक मान्य निर्देश के परिणामस्वरूप होगा, उपसर्ग को केवल अनदेखा किया जाएगा, क्योंकि यह स्ट्रिंग संचालन या इनपुट / आउटपुट निर्देशों से संबंधित है। कोई अपराध नहीं।

वास्तव में, एएमडी के साथियों ने क्या किया?

कुछ शोध 0xF3



बाद, उन्होंने पाया कि सॉफ्टवेयर में BSR



निर्देश के साथ 0xF3



उपसर्ग का संयोजन बहुत ही दुर्लभ है, और उन्होंने इस संयोजन को एक नए निर्देश - LZCNT



को फिर से असाइन किया, जो अग्रणी शून्य की संख्या की गणना करता है।



32-बिट मोड में समान इनपुट नंबर 0x11aa00bb



, यह निर्देश 28 नहीं, बल्कि 3 पर लौटेगा।







यह निर्देश ABM (एडवांस्ड बिट मैनिपुलेशन) कमांड के विस्तार के भाग के रूप में दिखाई दिया, जिसमें दो निर्देश LZCNT



और POPCNT



(इस कमांड में, मैं व्यक्तिगत रूप से कुछ भी बुरा नहीं देखता हूं), जिनमें से प्रत्येक में CPUID में एक अलग बिट है।



दुर्भाग्य से, आप इस निर्देश को किसी भी तरह से अक्षम नहीं कर सकते।



पहला ABM



निर्देश सेट बार्सिलोना माइक्रोआर्किटेक्चर पर आधारित एक AMD प्रोसेसर द्वारा समर्थित था। इंटेल ने Nehalem प्रोसेसर इंस्ट्रक्शन सेट में POPCNT



निर्देशों को जोड़ा है। और कोई सोचता है कि इंटेल वहां रुक जाएगा, लेकिन नहीं। LZCNT



निर्देश Haswell प्रोसेसर में दिखाई दिया।

यह बुरा क्यों है?

सबसे पहले, यह परिवर्तन स्पष्ट रूप से पिछड़े संगतता का उल्लंघन करता है। लेकिन यह, मेरी राय में, उसकी सबसे खराब संपत्ति नहीं है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, एएमडी अनुसंधान के अनुसार, इस उपसर्ग के साथ BSR



निर्देश अत्यंत दुर्लभ है। और फिर भी, विशुद्ध रूप से सैद्धांतिक रूप से, ऐसी स्थिति संभव है।



लेकिन लेख उस बारे में नहीं है, इसलिए अब औसत उपयोगकर्ता की विशिष्ट आवश्यकताओं से थोड़ा हटकर और डेवलपर्स की जरूरतों को देखें।



जैसा कि आप जानते हैं, ज्यादातर सॉफ्टवेयर स्टैक चिप को पकाने से पहले सिम्युलेटर पर लिखा और डीबग किया जाता है। तो आइए देखें कि यह परिवर्तन सिमुलेशन की गति और सटीकता को कैसे प्रभावित कर सकता है।



बेशक, हर कोई जल्दी से जल्दी मॉडलिंग करना चाहता है। एक पारंपरिक दुभाषिया की गति कभी पर्याप्त नहीं होती है। हर कोई सेकंड में BIOS को लोड करना चाहता है, और ऑपरेटिंग सिस्टम मिनटों में। इस कारण से, मॉडल बहुत अधिक जटिल है, एक अनुकूलन बाइनरी अनुवादक प्रकट होता है, जो सिम्युलेटर के समय को कम करने की अनुमति देता है। लेकिन यह अभी भी पर्याप्त नहीं है! वे मेजबान पर अतिथि निर्देशों के सीधे निष्पादन के लिए समर्थन जोड़ते हैं, जो कई बार प्रदर्शन में सुधार करते हुए मॉडल को जटिल बनाता है। सिम्युलेटर के संचालन के विभिन्न तरीकों के बारे में और पढ़ें लेख "माइक्रोप्रोसेसर के सॉफ़्टवेयर सिमुलेशन में पाया जा सकता है । गियरबॉक्स । ”



यह अनुमान लगाना आसान है कि दुभाषिया या अनुवादक में कोई समस्या नहीं होनी चाहिए। हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन का उपयोग करते समय समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैं। न तो LZCNT



, और न ही, इसके अलावा, BSR



VM मॉनिटर के लिए एक आउटपुट का कारण बनता है।



यह इस तथ्य की ओर जाता है कि यदि आपको एक हैसवेल + प्रोसेसर का अनुकरण करने की आवश्यकता है, तो एक पुराने प्रोसेसर पर, जैसे कि सैंडी ब्रिज, आप LZCNT



बजाय BSR



LZCNT



सकते LZCNT



। और इसके विपरीत, यदि आप कुछ सरल प्रोसेसर का अनुकरण करना चाहते हैं, उदाहरण के लिए, LZCNT



साथ एक मेजबान पर क्वार्क , तो आप विपरीत प्रभाव प्राप्त करने LZCNT



जोखिम LZCNT



- LZCNT



बजाय LZCNT



।



उन्होंने वर्चुअलाइजेशन तोड़ दिया!







हालाँकि, इस समस्या का समाधान है - पृष्ठ का पूर्वावलोकन करें।



मौजूदा वर्चुअलाइजेशन तंत्र आपको स्मृति पृष्ठों के सेट को सीमित करने की अनुमति देता है जो अतिथि सॉफ़्टवेयर तक पहुंच सकते हैं। इस प्रकार, हम केवल उन पृष्ठों पर स्थित कोड के प्रत्यक्ष निष्पादन की अनुमति दे सकते हैं जिनमें LZCNT



अनुदेश एनकोडिंग शामिल नहीं है। और इन कमांड्स की उपस्थिति के लिए प्रत्येक नए पेज को प्री-स्कैन करें।



इस तरह के बदलाव, निश्चित रूप से उत्पादकता में गिरावट और पहले से ही इतने सरल सिम्युलेटर की जटिलता की ओर जाता है। यह, मेरी राय में, इन परिवर्तनों का नकारात्मक प्रभाव है।



PS ऐसा निर्देश केवल एक ही नहीं है। BMI1 एक्सटेंशन के साथ , Intel ने एक नया TZCNT



निर्देश जोड़ा, जो BSF



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