在用户模式下，x86 CPU可以读取任何寄存器的值吗？

Question

我已经阅读到某些x86 CPU在用户模式下无法修改的寄存器（我相信这些寄存器称为“特权寄存器”）。

但是x86 CPU是否可以在用户模式下读取这些寄存器的值，或者甚至不允许读取？

Answer 1

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），但是有许多寄存器基本上是模式/控制设置。可以在用户空间中写入某些“特殊”寄存器，例如段寄存器，MPX bnd寄存器。

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以下寄存器不能在用户模式（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 / RDMSR以外的指令来访问某些寄存器。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，则可以使用CR0来读取SMSW。在AMD处理器上，CR4.UMIP不可用，SMSW可以无条件地在任何特权级别执行。
• 调试寄存器DR0-15。
• 在80486上测试TR3-7，在80386上测试TR6-7。

EFLAGS寄存器所允许的修改有些复杂，如英特尔手册第2卷中所述：

  

在受保护，兼容或64位模式下使用   所有特权级别都大于0，但小于或等于IOPL   除了IOPL字段和RF，IF，VIP，VIF和   VM;这些仍然不受影响。 AC和ID标志只能修改   如果操作数大小属性为32，则中断标志（IF）为   仅在至少以与特权相同的级别执行时才更改   IOPL。如果POPF / POPFD指令执行不充分   特权，不会发生异常，但特权位不会   改变。

     

在虚拟8086模式（EFLAGS.VM = 1）下运行时   virtual-8086模式扩展（CR4.VME = 0），POPF / POPFD   仅当IOPL = 3时才可以使用指令；否则，一个   发生一般保护异常（#GP）。如果为虚拟8086模式   启用扩展（CR4.VME = 1），可以将POPF（但不能禁用POPFD）设置为   在IOPL <3的虚拟8086模式下执行。

Answer 2

可用的寄存器在当前Intel x64-x32-Architectures.Software.Developer.Manual的 3.2节和 3.4节中进行了描述。

通常，并非所有寄存器都可以从 User Mode 中读取，甚至更少的寄存器可以从 User Mode 中写入。

例如，可以从 User Mode 完全读取EFLAGS寄存器，但是可以从读取所有 System标志和IOPL字段 >无法从用户模式写入3.4.3.3节。