我想创建一个演示向学生解释处理器振铃和系统调用。我在一个演示文稿中正在考虑做这样的事情：
我可以使用Linux或Windows，更容易
关于在哪里可以找到有助于我的代码的任何想法？ 我可以使用哪些受保护的说明？
谢谢！
答案 0 :(得分：5)
一个引人注目的演示可能是关闭计算机电源。
不幸的是，电源管理是一个复杂的问题，它涉及ACPI specification，这些they are not the first attempt相当抽象，冗长，甚至更a git repository with the code。 ACPI很复杂，因为不同的供应商需要不同的操作来管理计算机的各个方面，无论如何，如果您拥有英特尔芯片组（建议使用200系列，但其他系列也应该工作），我们可以跳过大部分ACPI层，而是使用数据表。
在课堂上使用该程序之前，应先在最终硬件上检查该程序。
ACPI定义了四个全局系统状态， G0 - G3 ，其中 G3 是关闭机械电源的（即插头已拔出，电池），并且 G2 是 soft-off 。
该软件只能输入 G2 ，这可以通过进入 S5 睡眠状态来完成。
睡眠状态由PCH（英特尔芯片组）通过IO寄存器（PM1a_CNT_BLK）控制，该寄存器位于设备31功能2的PCI配置空间中定义的ACPI块中（ PM控制器）。
一个应该读取该块的基地址，然后加四（4）以获取感兴趣的寄存器的地址。
我不会以编程方式执行此操作，而是汇编程序希望使用带有该地址的符号。
要检索寄存器PM1a_CNT_BLK的地址，可以使用/proc/ioports，如下所示：
sudo cat /proc/ioports | grep 'PM1a_CNT_BLK' | cut -f3 -d' ' | cut -f1 -d'-'
这给出了寄存器的十六进制地址。如果没有打印出来，则很可能不支持该芯片组。
在某些情况下，地址为1804。
睡眠状态由寄存器的位10:12（SLP_TYP）和位13（SLP_EN）控制。
SLP_TYP是一个3位值，用于选择要进入的状态（ S5 为7），而位13是启用位。
寄存器具有必须保留的其他值，因此必须执行读-修改-写操作。
在环3上不能使用in和out指令，除非该进程的TSS的IOPL（IO特权级别）为3（或者IO端口中的端口已启用）地图）。
IOPL告知哪些环可以使用in和out，值X表示所有X或以下的环都可以使用。
此程序尝试关闭计算机电源，并有选择地将IOPL设置为给定值（通过符号IOPL）：
BITS 64
GLOBAL _start
SECTION .text
_start:
;Set the IOPL, only if greater than 0 (since 0 is the default)
%if IOPL > 0
lea rsi, [rsp-80h] ;We don't care about the pt_regs struct and we use the RED ZONE
mov edi, IOPL ;IOPL to set
mov eax, 172
syscall ;Set iopl
and eax, 0fh ;Just keep the last nibble, it can be 0 (success), 10 (invalid IOPL) or 15 (insufficient OS permissions)
test eax, eax ;Test for errors
mov edi, eax ;We exit with status 10 or 15 if the iopl syscall failed
jnz .exit
%endif
;Power off the PC
mov dx, PM1a_CNT_BLK
in eax, dx ;Read the current value
and eax, 0ffffc003h ;Clear SLP_TYP and SLP_EN
or eax, (7 << 10) | (1 << 13) ;Set SLP_TYP to 7 and SLP_EN to 1
out dx, eax ;Power off
;This is just for safety, execution should STOP BEFORE arriving here. This exits the process with status
;0
xor edi, edi
;Exit the process with a numerical status as specified in RDI
.exit:
mov eax, 60
syscall
它可以与nasm po.asm -DPM1a_CNT_BLK=$1 -DIOPL=$2 -felf64 -o po.o组合在一起，其中$1是PM1a_CNT_BLK的端口地址，如上所示，但前缀为0x （在我的情况下，它变为{ {1}}和0x1804是将IOPL设置为的数字（0-3）。
如果IOPL不为0，则会设置IOPL，因为默认值为0（即，只有Ring 0可以使用$2和in）
注意：将合理的值传递给符号，否则程序将无法汇编。
这在以下方面很有趣：
out，该程序在#GP下崩溃。in，它将成为#GP。我制作了{{3}}和脚本in，可用于构建和运行该程序的不同版本。
该脚本很有用，因为它将built.sh的退出状态转换为用户友好的字符串，适合进行实验。
脚本期望将po地址作为第一个参数（带有PM1a_CNT_BLK前缀），并将IOPL作为第二个参数。
像这样使用它：
0x当然，更改寄存器地址。
IOPL技巧仅仅是……一个技巧。它并没有真正使程序在Ring 0上运行，它对于调试很有用，但没有更多。
为了在Ring 0上运行代码，您需要一个LKM（可加载内核模块）。
在同一个存储库中，我包含了 lkm 目录，并带有LKM示例。
加载模块后，尝试（立即）关闭计算机。
代码最少：
./build.sh 0x1804 0
./build.sh 0x1804 3
sudo ./build.sh 0x1804 2
sudo ./build.sh 0x1804 4
sudo ./build.sh 0x1804 3
要制作LKM，请首先编辑#include <linux/module.h> /* Needed by all modules */
#include <linux/kernel.h> /* Needed for KERN_INFO */
#include <linux/fs.h> /* Needed for KERN_INFO */
#include <asm/io.h> /* Needed for inl and outl */
#define PM1a_CNT_BLK 0x1804
unsigned char bytes[10];
int __init lkm_init(void)
{
unsigned int pm1a;
printk(KERN_INFO "I'm going to power the computer off");
pm1a = inl(PM1a_CNT_BLK);
pm1a = ( pm1a & 0xffffc003 ) | ( 7 << 10 ) | ( 1 << 13 );
outl(pm1a, PM1a_CNT_BLK);
printk(KERN_WARNING "Powering off failed");
return 0;
}
static void __exit lkm_exit(void)
{
}
module_init(lkm_init);
module_exit(lkm_exit);
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
MODULE_AUTHOR("M.Bloom");
MODULE_DESCRIPTION("Attempt to power down the computer");
定义，然后在相同的目录（您需要内核头文件）中运行PM1a_CNT_BLK，{{1 }}是LKM的标准之一。
要加载模块，请使用make作为根用户（这是一种操作系统安全机制）。
由于我已经开始编写此答案，因此我已经编译但未测试此LKM 。
您最终可以修复它，使用Makefile检查模块的输出。
您可以将LKM用作运行0环的代码的框架，尽管在处理内存时，您必须了解Linux如何处理虚拟内存。
最后一点，如果您要检查/使用此程序，请确保关闭所有应用程序，运行insmod po，如果愿意，请切换到运行级别1（systemd为{{1 }}）或至少停止所有关键服务。