如何直接从 32 位分页切换到 PAE 分页？-解网

问：

我正在为我的个人研究开发一个微内核。我选择在运行我的内核，为用户空间程序留下 3.75 GiB。当我的内核启动时，它会设置 32 位分页（使用硬编码的页面目录和页面表）。然后，它会检查主机是否支持 PAE，并设置页面目录指针表（PDPT）。但是当我尝试将其加载到 .根据英特尔软件开发人员手册：0xf0000000%cr3

软件可以通过更改 CR4 的值在 32 位分页和 PAE 分页之间转换。PAE 与 MOV 到 CR4。

于是尝试使用以下代码切换到PAE分页：

movl %cr4, %eax
orl $(1 << 5), %eax
movl %eax, %cr4
movl %ebx, %cr3 // %ebx holds physical address to PDPT

或者，在 Intel 语法（或 NASM）中：

mov eax, cr4
or eax, 1 << 5
mov cr4, eax
mov cr3, ebx // ebx holds physical address to PDPT

但它失败了（在 QEMU 上）。它写入，设置下一条指令，执行它（至少 GDB 是这样说的），然后重置。我之前尝试过写信，但仍然是一样的结果。%cr4%eip%cr3%cr4

然后我尝试通过以下方式切换到 PAE 分页：unset PG -> set PAE -> write to -> set PG，我成功了。但我想直接切换到 PAE 分页。这怎么可能？%cr3

程序集 x86 分 osdev 页表

当 CR3 仍指向使用旧版 32 位格式的页表时，代码提取可能会失败。您的模拟器是否向您显示三重故障原因？如果没有，请使用 BOCHS。我想知道真正的 CPU 是否会让它发生工作（在现有翻译中使用 TLB 命中），除非切换 PAE 刷新 TLB 条目。禁用中断后，如果这些指令位于同一页面中，则甚至可能在某种程度上是安全的（实际上，如果不是在纸上）。尽管在 VM 中，可以随时逐出 TLB 条目的更多方法。

0赞 Peter Cordes 5/11/2021

我不认为您可以制作一个顶级页面目录，如果以一种方式解释，则指向有效的传统 32 位 PTE，如果以这种方式解释，则指向有效的 PAE 2nd 级别？如果我猜对了，这可能是您在 CR3 中需要的。（也许使用选择高位的 EIP，以便它将在顶级表中选择不同的条目，因此您可以有两种不同的格式。

3赞 Brendan 5/11/2021

@PeterCordes：这在理论上应该有效 - 例如，如果代码的 8 MiB，那么它将使用“CR3 处页面偏移量 8”处的页面目录条目进行普通分页，并使用 PAE 使用“CR3 处页面中的偏移量 0”处的 PDPT 条目。我敢打赌，原来的提问者正在较低的地址使用身份映射代码（对于可能具有“未发现的勘误表”的东西，将不得不重新设计太多）。

0赞 Akib Azmain Turja 5/15/2021

@Brendan 我没有使用身份映射。我正在分两阶段加载我的分页结构。首先，我将前 16 MiB 的内存映射到函数并在函数中映射。然后我跳到上半部分并检查 PAE 是否可用。然后，我生成适当的结构，其中下半部分未映射并加载它。0x00xf0000000_start

答：

3赞 Brendan 5/11/2021 #1

然后我尝试通过以下方式切换到 PAE 分页：unset PG -> set PAE -> write to %cr3 -> set PG，我成功了。但我想直接切换到 PAE 分页。这怎么可能？

这是不可能的。

如果“普通分页”已经在使用/启用中，那么你不能原子化地启用 PAE 并同时加载 CR3，因此（无论你是先加载 CR3 然后加载 CR4，还是先加载 CR4 然后尝试加载 CR3）无论哪个指令先发生，都会在获取第二条指令之前使 CPU 崩溃。

唯一的方法是暂时禁用分页。

3赞 Akib Azmain Turja 5/12/2021 #2

最后，我找到了一种直接切换到 PAE 寻呼的方法，这要归功于 @Brendan 和他的宝贵意见。要直接从 32 位分页切换到 PAE 分页，我不得不欺骗 CPU。我的内核的虚拟基础位于。因此，在我跳到更高的一半后，前 960 个偏微分方程未被使用。因此，我将新的 PDPT（页面目录指针表）复制到我最初的 32 位页面目录中。然后我设置了 PAE 位，CPU 很高兴，因为它只读取保存 PDPT 的初始页面目录的前 32 个字节。0xf0000000

过程是这样的：

memcpy (initial_page_directory, new_pdpt, 32);
启用中的 PAE 位。CPU 很高兴地从您在步骤 1 中覆盖的初始页面目录的前 32 个字节中读取 PDPT。%cr4
将新 PDPT 加载到 .%cr3

注意：如果您尝试在步骤 1 和 2 之间访问前 32 MiB 的映射内存（如果已映射它）（可能是未定义的行为或可能是三重故障和重置），则此过程将不起作用。

你认为这适用于你遇到的每个版本的英特尔CPU吗？听起来你在一个地区。其次，您是否在虚拟机中尝试过？我之所以这么问，是因为你可能会侥幸逃脱，因为任何固有的不一致都可能被快速过渡所掩盖;而你的序列将导致多个 VMIcrients，这可能对你的混合模型不太满意。写一个与位置无关的简介来做，复制到统一映射的内存中，然后跳转到它，这真的不难。happens to work on this implementation

0赞 Akib Azmain Turja 5/17/2021

处理器是否会访问我从未访问过的偏微分方程，@mevets？

0赞 mevets 5/17/2021

它可能。它确实以推测方式执行，这样做可能会破坏页面缓存。英特尔未指定其中的大部分内容，因此发现的行为可能不是很可靠。

0赞 Peter Cordes 9/21/2021

您可以通过 MTRR 设置为 uncacheable 或 WC 来防止推测性访问。甚至可能在页表或页目录条目的 PAT 标志中（如果可行）。

上一个：在“sti”之后执行“ret”不会启动中断

下一个：健全性检查：是否返回！来自 streambuf 派生类的溢出函数的 EOF 有意义吗？

如何直接从 32 位分页切换到 PAE 分页？

How to switch from 32-bit to PAE paging directly?

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