[发明专利]用于系统调用的稳健且高性能的指令

说明书

技术领域

本公开涉及处理逻辑、微处理器以及相关的指令集体系结构的领域，当这些指令集体系结构被处理器或其他处理逻辑所执行时运行逻辑、数学或其他功能性操作。

背景技术

指令集或指令集架构（ISA）是与编程有关的计算机架构的一部分，且可包括本机数据类型、指令、寄存器架构、寻址模式、存储器架构、中断和异常处理以及外部输入和输出（I/O）。在本文中术语“指令”一般指宏指令——即被提供给处理器（或指令转换器，该指令转换器（例如使用静态二进制翻译、包括动态编译的动态二进制翻译）翻译、变形、仿真，或以其他方式将指令转换成要由处理器处理的一个或多个指令）的指令）以用于执行的指令——而不是微指令或微操作（micro-op）——它们是处理器的解码器解码宏指令的结果。

ISA与微架构不同，微架构是实现指令集的处理器的内部设计。具有不同微架构的处理器可共享通用指令集。例如，酷睿（Core^TM）处理器以及来自加利福尼亚州桑尼威尔（Sunnyvale）的高级微设备有限公司（Advanced Micro Devices,Inc.）的诸多处理器执行几乎相同版本的x86指令集（在更新的版本中加入了一些扩展），但具有不同的内部设计。例如，该ISA的相同寄存器架构可使用公知技术在不同微处理器中以不同方式实现，所述公知技术包括专用物理寄存器、使用寄存器重命名机制的一个或多个动态分配的物理寄存器等。

ISA通常为应用程序提供一个或多个指令以进行系统调用。通过系统调用，应用程序能够请求来自操作系统内核的服务。该服务包括硬件相关的服务（例如，访问硬盘）、创建和执行新进程、以及与集成内核服务（例如调度）通信。从而，系统调用在应用程序和操作系统内核之间提供接口。

通常，系统调用是用软件中断或捕获来实现的。中断将控制从应用程序转移到操作系统内核。一些现有架构提供了用于做出系统调用的控制转移指令。这些控制转移指令被设计为使应用程序将控制快速转移给操作系统，而无需中断的开销。然而，现有控制转移指令具有易出错和受攻击的明显弱点。这种脆弱性导致了不那么稳健的软件。例如，如果在系统调用或系统返回期间在控制栈被切换之前发生错误，则操作系统中的错误处理程序可用用户模式栈而不是系统栈执行。用户模式栈没有特权且不被信任。在一些情况下，用户模式栈可包含恶意代码，而以用户模式栈来执行可能将系统暴露给恶意攻击。

附图说明

在附图的以下各图中通过示例而非限制地说明多个实施例：

图1是示出根据一个实施例的控制转移的框图。

图2是根据一个实施例的指令处理装置的框图。

图3是根据一个实施例的寄存器架构的框图。

图4A示出根据一个实施例的RBSTCALL指令的第一个版本的示例。

图4B示出根据一个实施例的RBSTRET指令的第一个版本的示例。

图5A示出根据一个实施例的RBSTCALL指令的第二个版本的示例。

图5B示出根据一个实施例的RBSTRET指令的第二个版本的示例。

图6A是示出根据一个实施例的要响应于RBSTCALL指令执行的操作的流程图。

图6B是示出根据一个实施例的要响应于RBSTRET指令执行的操作的流程图。

图6C是示出根据一个实施例的使用软件指令转换器将源指令集中的二进制指令转换为目标指令集中的二进制指令的框图。

图7A是根据一个实施例的有序和无序流水线的框图。

图7B是根据一个实施例的有序和无序核的框图。

图8A-B是根据一个实施例的更具体的示例性的有序核结构的框图。

图9是根据一个实施例的处理器的框图。

图10是根据一个实施例的系统的框图。

图11是根据一个实施例的第二系统的框图。

图12是根据一个实施例的第三系统的框图。

图13是根据一个实施例的片上系统（SoC）的框图。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了很多具体细节。然而，应该理解,本发明的实施例可在没有这些特定细节的情况下实施。在其他情况下，没有详细示出已知的电路、结构，以及技术，以便不至于使本描述变得模糊。