在用户模式下，x86 CPU可以读取任何寄存器的值吗？

Question

我读到有些寄存器在用户模式下x86 CPU无法修改（我相信这些寄存器称为“特权寄存器”）。

但是，x86 CPU可以在用户模式下读取这些寄存器的值，还是不允许读取？

Answer 1

您通常用于计算的所有寄存器都可以在任何模式下读取/写入（GP整数，x87 / MMX，XMM / YMM / ZMM和AVX512 k0-7掩码寄存器），但是实际上有许多寄存器是模式/控制设置。某些“特殊”寄存器可以写在用户空间中，例如段寄存器，MPX bnd寄存器。

以下寄存器无法在用户模式（特权级别> 0）中读取或写入：

• 所有MSR寄存器。这些包括MTRR。可以使用WRMSR/ 以外的指令来访问某些寄存器RDMSR。这样的寄存器可以在用户模式下访问。例如，内核可以允许用户代码使用WRPMC和RDPMC指令访问PMC寄存器。
• GDTR，IDTR，LDTR和TR。
• 控制寄存器CR0-15。但是，在Intel处理器上，如果CR4.UMIP= 0，CR0则可以使用读取SMSW。在AMD处理器CR4.UMIP上不可用，SMSW可以无条件地以任何特权级别执行。
• 调试寄存器DR0-15。
• 测试80486上的TR3-7和80386上的TR6-7。

如EFLAGS英特尔手册第2卷中所述，允许对寄存器进行的修改有些复杂：

当在特权级大于0但小于或等于IOPL的受保护，兼容性或64位模式下运行时，可以修改所有标志，除了IOPL字段和RF，IF，VIP，VIF和VM；这些仍然不受影响。仅当操作数大小属性为32时，才可以修改AC和ID标志。仅当以至少与IOPL一样特权的级别执行时，才更改中断标志（IF）。如果在特权不足的情况下执行POPF / POPFD指令，则不会发生异常，但特权位不会改变。

在无虚拟8086模式扩展（CR4.VME = 0）的虚拟8086模式（EFLAGS.VM = 1）下运行时，仅当IOPL = 3时才可以使用POPF / POPFD指令；否则，将发生一般保护异常（#GP）。如果启用了虚拟8086模式扩展（CR4.VME = 1），则可以在IOPL <3的虚拟8086模式下执行POPF（但不能执行POPFD）。