Question

问题源于阅读Spectre attack paper。如果我理解正确，攻击源于CPU启发式推测性地执行（错误的）代码分支的可能性。考虑一下这个例子（在C中）：

int arr[42];
if (i < 42) {
    int j = arr[i];
}

如果我正确理解了论文，即使int j = arr[i]，i >= 42也可以（在某些情况下）推测性地执行。我的问题是 - 当我访问数据超出其范围时，我的程序经常崩溃（Linux上的分段错误，＆＃34;程序执行非法操作＆＃34; Windows上的错误）。

为什么在数组越界访问的情况下，推测性执行不会导致程序崩溃？

Answer 1

关键在于，在现代CPU中，动词执行并不代表您认为的含义。

执行指令是计算其输出和副作用的行为（如果有的话）但是，此不会更改程序状态这开始似乎很难掌握，但它真的没什么异国情调。

CPU的所有寄存器都有一个相当大的内部存储器，这个存储器的大部分不对程序员可见，它被称为架构状态< / em>的。
体系结构状态（AS）是CPU手册中记录的内容，以及由一系列指令（例如程序）改变的内容。

由于改变AS只能在ISA（手册）中给出的语义中发生，并且ISA指定了串行语义（指令在程序顺序中一个接一个地完成），因此不允许并行化。 /> 但是，现代CPU具有许多可以独立完成工作的资源（称为执行单元）。

为了利用所有这些资源，CPU的前端（负责从存储器层次结构读取指令并将它们提供给执行单元的部分）能够在每个周期内到达，解码和输出更多的一条指令。
前端和后端之间的边界（执行单元所在的位置）不再处理指令（但是使用uops），但这是x86 CISC的麻烦。

所以现在CPU被给予4/6 uops一次“执行”但是如果ISA是串行的，除了排队这些uops之外它可能做什么呢？
好吧，前端是这样的，这些uops不能在AS上运行，但在阴影状态（SS，我的术语在这里），它们的操作数被重命名，由大部分组成CPU的无形记忆并行或无序改变是好的，因为它不是AS 这就是执行：改变SS。

真的值得吗？毕竟，重要的是AS 好吧，与执行相比，将SS转移到AS非常快，所以值得这是“重命名”（反转之前的重命名）的问题，它被称为退休指令。

实际上，退休远不止于此由于执行不影响AS，副作用也不应影响它这些副作用包括异常，但推测性地处理异常过于繁琐（需要协调大量资源），因此异常处理延迟直到退休。
这也具有在处理异常时具有正确AS的优点以及仅在实际必须的情况下引发异常的优点。

推测性执行的意思是下注，CPU下注指令序列不会产生任何异常（包括页面错误），因此在大多数检查关闭时执行它（我不能排除，脱离我的头脑，不管怎样都不做一些检查，从而获得了很多好处当退出这些指令时，将检查投注，如果失败，则丢弃SS。

这就是推测性执行不会导致程序崩溃的原因。

Spectre所依赖的是这样一个事实：在某种意义上，推测性执行确实改变了AS：缓存没有失效（再次出于性能原因，当赌注关闭时SS根本不会被复制到AS中）和时间安排攻击是可能的。
这可以通过多种方式进行纠正，包括在从TLB读取时执行基本权限检查（在使用所有权限0和3之后，因此逻辑很简单）或向缓存行添加一些位以标记它们是推测的（被非推测性代码视为无效）。

为什么CPU推测性执行不会导致OOB程序崩溃？

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