从 MPX 边界寄存器中提取值到通用寄存器中

Question

英特尔的内存保护扩展提供四个新的 128 位边界寄存器，BND0 到 BND3，每个都存储缓冲区的一对 64 位下限 (LB) 和上限 (UB) 值。

如何将下限的 64 位值（即%BND0[0-63]）提取到 64 位通用寄存器（即%RAX）中？

据我了解，问题在于英特尔的指令集没有提供直接执行此操作的方法。我查阅了 Intel 的 MPX 启用指南（参见 this link 底部的下载），发现有一条 BNDMOV b/m, b 指令将边界寄存器中的下限和上限存储到内存或另一个寄存器时间>。然而，似乎 另一个寄存器 本身必须是一个边界寄存器，因为不可能将 128 位边界寄存器放入 64 位通用寄存器中。

此外，据我所知，没有办法通过使用半角同级寄存器（即%EAX 包含@987654328 的下半部分的值）来获取边界寄存器的下限@)。同样，没有地址%BND#.LB，即使 fig. 14 上 页。 MPX 启用指南的 50 显示了一个调试器监视这些值。

Answer 1

这是一个实验性解决方案，我手头没有支持 MPX 的 CPU。
我的工作纯粹是理论上的，我不知道它是否会因为真实硬件上的一些小问题而惨遭失败。

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作为Igor said in is complete answer，没有指令可以在不通过内存的情况下读取bnd 寄存器。
这就是故事的结局。

作为Mattew expressed his concern about spilling the value of the bnd register，我想通过间接方式读取bnd 寄存器。

最重要的是，由于 MPX 的性质，程序员允许程序员对bnd 寄存器的值执行dichotomic search。

我将在整个答案中使用bndcl 作为参考。对偶，bndcu，考虑到一个补码格式，是类似的。

如果寄存器下界LB的值高于测试的地址A，指令bndcl会产生异常#BR。
需要将条件 A 基本上，如果可用且可访问，bndstatus 寄存器的字段 EC（错误条件）就是我们要寻找的：如果 bndcl 失败，则为 1，否则为 0。
或者，可以通过将变量/寄存器设置为 1 来处理 #BR 异常（或操作系统将其具体化为 bndcl 仅生成 #BF 和 #UD 的任何异常）。如果在执行 bndcl 之前重置所述寄存器，那么它将反映检查结果。
必须小心rip 指向有问题的bndcl 指令。

长话短说，需要类似的东西

 bndcl:
    A < LB ⇒ ECX = 1 
    A ≥ LB ⇒ ECX = 0 

有了这些先决条件，我们可以对下限的值执行二分搜索。
有一个小警告：我们无法测试相等性，只能测试大于或等于。
这意味着：1）我们执行固定数量的比较（略大于 64）和 2）我们需要额外的最后一步来确定确切的地址。

要理解第 2 点）只需考虑在 0 到 15 的数组中搜索值 14 和 15：

       15                          14

Pivot    Step   Cmp         Pivot    Step   Cmp
 8        4      ≥           8        4      ≥
 12       2      ≥           12       2      ≥
 14       1      ≥           14       1      ≥ (Can't stop here)
 15       0      ≥           15       0      ≥

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我的 CPU 不支持 MPX，所以我假设存在一个宏 bndclex，它执行bndcl 的检查并如上所述设置ecx。

;Get the bnd0 lower bound without storing it into memory
;It uses a dichotomy search

get_bnd0_lb: 
 mov rax, 4000_0000_0000_0000h  ;Half-range
 lea rbx, [rax*2]               ;Address to check


_check:

 ;D O   T H E   B O U N D    C H E C K 

 bndclex _bnd0, rbx

 ;ecx = 01 if rbx < bnd0.lb
 ;ecx = 00 if rbx >= bnd0.lb

 ;S E T   T H E   C F 

 not ecx
 shr ecx, 1                     ;CF = 0   IF rbx < bnd0.lb
                                ;     1   IF rbx >= bnd0.lb

 ;A D D / S U B   T H E   H A L F   R A N G E 

 sbb rcx, rcx           ;rcx =  0 IF rbx < bnd0.lb
                                ;      -1 IF rbx >= bnd0.lb

 sub rbx, rcx                   ;rbx = rbx     IF rbx < bnd0.lb
                                ;      rbx +1  IF rbx >= bnd0.lb

 xor rcx, rax                   ;rcx = rax     IF rbx < bnd0.lb
                                ;      NOT rax IF rbx >= bnd0.lb

 add rbx, rcx                   ;rbx = rbx + rax      IF rbx < bnd0.lb
                                ;      rbx + NOT rax + 1 
                                ;    = rbx + (-rax)   IF rbx >= bnd0.lb

 shr rax, 1                     ;Halve half-range
jnz _check

 ;C H  E C K    T H E   E X A C T   A D D R E S S

 bndclex _bnd0, rbx

 ;ecx = 01 if rbx < bnd0.lb
 ;ecx = 00 if rbx >= bnd0.lb

 lea rax, [rbx + rcx]

 ret 

该算法通过将初始枢轴 P₀ 设置为 64 位地址范围的一半和初始 S₀ 步长等于地址范围。
然后在每一步，它将枢轴移动到 P_i+1 = P_i ± S_i 并将步长 S_{i+ 减半1} = S_i / 2.

此算法将bnd 寄存器下限中的零数泄漏为生成的异常数，但不会将值存储在内存中。
可以生成合成#BR 异常来解决此问题。

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bndclex 宏的实现——或者更好地消除它——留给 OP，因为这在很大程度上取决于环境。
我的很简单

%macro bndclex 2

 xor ecx, ecx           ;RCX = 0
 lea r8, [rcx+1]        ;r8 = 0

 cmp %2, QWORD [REL %1 %+ .lb]            
 cmovb rcx, r8          ;RCX = 1 if %2 < lower bound

%endmacro

Answer 2

显然你不能。如果您需要绑定寄存器的值，您似乎应该使用内存（使用BNDMOV 或BNDSTX）。 BND0.LB 可能只是调试器符号，而不是实际的寄存器。