加载 SSE 寄存器答案

【问题标题】：Loading SSE registers加载 SSE 寄存器
【发布时间】：2012-03-26 20:06:39
【问题描述】：

我正在为操作系统开发课做家庭作业。一项任务是在中断时保存 SSE 寄存器的上下文。现在，保存和恢复上下文很容易（fxsave/fxsave）。但我有测试的问题。我想将相同的样本日期放入其中一个寄存器，但我得到的只是错误中断 6。这是代码：

// load some SSE registers
struct Vec4 {
    int x, y, z, w;
} vec = { 0, 1, 2, 3 }; 


asm volatile (  "movl %0, %%eax"
        : /* no output */
        : "r"( &vec )
        :
        );
asm volatile ( "movups (%eax), %xmm0" );

我在互联网上搜索解决方案。我得到的只是它可能与有效地址空间有关。但我不知道它是什么。

【问题讨论】：

我需要做什么才能完成这项工作：asm volatile ( "movups (0x0), %xmm0" );

标签： gcc assembly sse osdev

【解决方案1】：

您需要使用内存操作数作为内联汇编中的约束。这比自己生成地址（正如您尝试使用 & 运算符）并加载到寄存器中要好得多，因为如果地址是 rip 相对地址或可重定位地址，后者将不起作用。

asm volatile ( "movups %0, %%xmm0" 
        : /* no output */
        : "m"( vec )
        :
        );

并且你需要在注册名称前使用两个“%%”。

在此处阅读有关 gcc 约束的更多信息：http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Simple-Constraints.html#Simple-Constraints。标题有点误导，因为这个概念远非简单:-)

【讨论】：

对我来说听起来像是 XY 问题。
我需要的是一种从结构加载 xmm* 寄存器、生成中断、保存 xmm* 寄存器的上下文、通过编辑 xmm* 寄存器的状态来处理中断、恢复上下文以及从注册以查看上下文保存/恢复是否成功。执行此操作的操作系统是一些基本操作系统，仅支持在 GRUB 将执行传递给操作系统后控制系统，通过直接访问 GPU 内存和处理中断（这是我的任务）将文本打印到屏幕。
我唯一的问题是，每当我尝试使用 xmm* 寄存器做某事时，我都会收到中断 6。（处理器支持 SSE，ofc）
更有趣的是，使用 fxrstor 加载有效，而使用 movups 加载无效...我尝试对齐数据但没有任何帮助。

【解决方案2】：

我发现了问题所在。必须通过设置 CR0 和 CR4 寄存器中的一些标志来启用 SSE 指令的执行。更多信息在这里：http://wiki.osdev.org/SSE

【讨论】：

OSDev的第一条规则：先启用，后使用。请记住，处理器以 16 位实模式启动，几乎所有功能都被禁用 - 每个处理器功能和扩展（在开发 8086 时不存在）在启动时都被禁用。

【解决方案3】：

你让这种方式变得比它需要的更难 - 只需使用 *mmintrin.h 标头中的内在函数，例如

#include <emmintrin.h>

__m128i vec = _mm_set_epi32(3, 2, 1, 0);

如果您需要将其放入特定的 XMM 寄存器中，则以上面的示例为起点，然后生成 asm，例如使用 gcc -S 并使用生成的 asm 作为您自己代码的模板。

【讨论】：

谢谢，我知道 *mmintrin.h 头文件，但我不能使用这些头文件。我正在使用专门为这个项目制作的基于 Linux 的定制操作系统。我从您的示例中查看了汇编代码。这很有帮助。现在我知道如何使用汇编程序在 xmm* 中加载数据。但是有没有办法像我尝试过的那样从结构中加载它。我需要这样的东西，所以我可以应用相同的技术从寄存器中取回数据并将其打印出来。我知道我可以通过将每个 32 位组件移动到通用寄存器并读出它们来做到这一点。但是应该有更有效的方法。