Question

我正在探索MONITOR指令（或等效内在函数_mm_monitor）的用法。虽然我找到了描述它们的文献，但我找不到任何关于如何使用它的具体例子/样本。

有人可以分享一个如何在驱动程序中使用此指令/内在函数的示例吗？基本上，我想用它来观察内存范围。

Answer 1

monitor指令使用RAX/EAX/AX中指定的地址为地址监控硬件提供支持。^{来自英特尔的报价}
监视器的状态由指令mwait使用。

使用的有效地址大小（16,32或64位）取决于编码指令的有效地址大小（即它可以用67h前缀覆盖，默认情况下它与代码大小）。

rax/eax/ax中给出的地址是逻辑地址的偏移部分，用于计算监视器的线性地址。默认情况下，细分部分为ds，细分覆盖前缀可应用于更改细分作为用于监视器的线性地址，分页不会影响监视。

{em> CPUID.01H：ECX.MONITOR [bit 3] ^{1位表示monitor（和mwait）指令的可用性。 SUP>。

这是特权指令，但英特尔声称：}

指令有条件地以大于0的级别提供。

检测此类情况的建议方法是尝试执行monitor并处理最终的#UD异常（以自定义方式将OS报告给用户程序）。

受监控的地址范围必须可回写缓存由于涉及缓存和缓存一致性子系统，地址范围的 size 是根据最小和最大尺寸给出的。
CPUID.01H：EAX [bit 15：0] 给出最小范围大小。这是硬件监视器监视的区域的长度但是，缓存一致性流量可能与＆＃34; chunks＆＃34;如果后者包含在前者中，则较大尺寸的（线）和与被监视区域相邻的写入将触发它。
这会产生最大范围大小，可以在 CPUID.01H：EBX [bit 15：0] 中找到。
要正确使用monitor，请确保监视的数据结构符合最小范围大小，但也要确保没有代理在其旁边的地址中写入最大范围大小。

例如，如果最小范围大小为8个字节且最大大小为16个字节，请确保观察到的结构适合8个字节，但要用8个字节填充它以达到总共16个字节，这样就不会写入发生第8到第16个字节。

在单个群集系统中，上述两个值相等。我的都是64字节 BIOS负责报告多集群系统中IA32_MONITOR_FILTER_LINE_SIZE的缓存一致性行大小。

出于指令排序和访问权限的目的，monitor是一个负载。

monitor允许程序员指定提示和扩展。
扩展名在ecx中指定，而提示位于edx 不支持的扩展会引发#GP异常，忽略不支持的提示我不知道monitor的任何扩展或提示，英特尔手册报告

奔腾4 处理器（系列15，型号3），没有定义扩展或提示。

我认为这条线路一般都是正确的，它只有一个过时的处理器模型此外，monitor的伪代码报告#GP If ECX ≠ 0.

在没有检查其状态（使用mwait）的情况下布防显示器并不会造成任何伤害。

内在因素是void _mm_monitor(void const *p, unsigned extensions,unsigned hints)。

显示器布防后，可以通过不同条件触发：

外部中断：NMI，SMM，INIT，BINIT，MCERR

故障，包括机器检查在内的中止

架构TLB失效，包括写入CR0，CR3，CR4和某些MSR写入

由于快速系统调用和远程调用而导致的自愿转换

屏蔽中断（如果已启用）

在受监控的地址范围内写入

程序员看不到监视器的状态，但可以使用mwait进行测试 mwait进入实现定义的低功耗状态，直到监视器处于触发状态如果监视器未处于待命状态或已被触发mwait为nop，否则会使处理器停止执行指令，直到监视器被触发为止。

mwait也可以提供扩展程序和提示。
扩展程序在ecx中设置，并在eax中提示在撰写本文时，唯一的扩展名是：

位0 即使屏蔽了中断，也将中断视为中断事件（例如，即使EFLAGS.IF = 0）。只有在设置时才可以设置 CPUID.05H：ECX [bit 1] = 1 比特31-1 保留

提示允许程序员指定实现定义的低功耗模式。

位3：0 C状态下的子C状态，由位[7：4]表示
  比特7：4 目标C状态
  值0表示C1; 1表示C2等等   值01111B表示C0
  注意：MWAIT扩展的目标C状态是特定于处理器的C状态，而不是ACPI C状态

在 CPUID.05h.EDX 中给出了C模式的子状态数（因此也就是可用性）：

位03 - 00：使用MWAIT支持的C0 *子C状态的数量第07 - 04位：使用MWAIT支持的C1 *子C状态数第11 - 08位：使用MWAIT支持的C2 *子C状态数第15-12位：使用MWAIT支持的C3 *子C状态数第19-16位：使用MWAIT支持的C4 *子C状态数第23-20位：使用MWAIT支持的C5 *子C状态数第27-24位：使用MWAIT支持的C6 *子C状态数位31-28：使用MWAIT支持的C7 *子C状态的数量。

请注意，将CPU置于高于C1的状态也会禁用其他线程，因此触发监视器的写入必须来自其他代理。

内在因素是void _mm_mwait(unsigned extensions, unsigned hints)。

引入monitor / mwait机制来帮助线程之间的同步，它不适合监视对内存范围的访问，因为触发条件包括频繁发生的事件。
在mwait之后始终必须检查是否写入了受监视的范围有一个example here，其格式如下：

使用特定值（例如0）初始化观察到的结构。
使用了monitor / mwait对。
稍后，另一个人再次向观察结构写一个特定值（比如说1）。
监视器被触发并且mwait＆＃34;返回＆＃34;，被监视的结构值被比较为1（发生写入），如果它不相等，则执行跳回到2.

一些示例未经测试的伪代码可能是：

struct MonitoredType
{
  int (*event)(struct MonitoredType const* m);              /*Return 0 to keep monitoring*/
  struct AnyType data;                                /*Less, in size, than MIN_MONITOR_RANGE*/
  char padding[MAX_MONITOR_RANGE - sizeof(AnyType)];
};

void wait_for_write(struct MonitoredType const* m)
{
   /* This may miss a write if it happens before MONITOR, beware of race conditions if necessary */
   do
   {
     _mm_monitor(&m->data, 0, 0);
     _mm_mwait(0, 0);
   } while ( ! m->event(m));
}

必须注意确保mwait的退出条件是写入而不是其他事件之一。
这就是函数指针event的原因。

为了监控写入/读取到线性地址，另一种方法是使用调试寄存器。
请参阅Intel manual 3的第17章，并检查操作系统文档以正确使用这些寄存器。

¹含义：执行cpuid并将eax设置为01h，然后测试ecx的第3位。请注意，IA32_MISC_ENABLE允许操作系统或固件禁用monitor/mwait。

如何由驱动程序使用MONITOR指令（_mm_monitor intrinsic）？

1 个答案: