x86 从 16 位模式过渡到 32 位模式答案

【问题标题】：x86 transition from 16bit to 32bit modex86 从 16 位模式过渡到 32 位模式
【发布时间】：2015-02-12 06:27:20
【问题描述】：

我正在阅读 Nick Blundell 的《从零开始编写操作系统》一书。在其中一章中，解释了我们如何从 16 位模式过渡到 32 位模式。它说在移动到 32 位模式之前，我们应该确保当前在管道（CPU 内的指令管道）内的所有 16 位模式的指令都被执行。为了做到这一点，我们应该做一个远跳，这会导致管道刷新，书上说这是完成当前处于管道不同阶段的所有指令。
但是我对流水线刷新的理解是，由于程序流程的变化，从指令流水线中删除了条件分支之后的所有指令。
我对这些描述感到困惑，有人可以解释一下管道冲洗期间发生的一切。
此外，这本书说，接近跳跃可能不足以进行管道冲洗。这个我也不懂。

【问题讨论】：

标签： assembly x86 microprocessors

【解决方案1】：

当不执行这些指令时，需要管道刷新以从管道中清空预取和解码/翻译的指令。这在条件跳转和转换到指令集必须使用与 16 位实模式不同的逻辑解码的段之后都是必需的。可用的操作码、分段模型和默认操作数/地址大小前缀位（仅举几例）可能存在差异。

有可能在处理器中对近跳转进行了优化，以便在解码后立即从某个地址开始预取指令；实际上，近跳转和远跳转的唯一区别是 CS 的显式重新加载（以及为指令解码设置新策略），这可能是为了触发流水线刷新而设计的。

1[x86 中的跳转指令]1

if(IsNearJump()) {
    if(IsRelativeJump()) TemporaryEIP = EIP + Destination; //EIP is instruction following JMP instruction;
    else TemporaryEIP == Destination;
    if(!IsWithinCodeSegmentLimits(TemporaryEIP)) Exception(GP(0));
    if(OperandSize == 32) EIP = TemporaryEIP;
    else EIP = TemporaryEIP & 0xFFFF; //OperandSize == 16
    //END
}
if(IsFarJump() && (PE == 0 || (PE == 1 && VM == 1)) { //real-address or virtual-8086 mode
    TemporaryEIP = Destination.Offset; //Destination is ptr16:32 or [m16:32]
    if(!IsWithinCodeSegmentLimits(TemporaryEIP)) Exception(GP(0));
    CS = Destination.SegmentSelector; //Destination ptr16:32 [m16:32]
    if(OperandSize == 32) EIP = TemporaryEIP; //Destination ptr16:32 [m16:32]
    else /*OperandSize == 16*/ EIP = TemporaryEIP & 0xFFFF; //clear upper 16 bits;
    //END
}

【讨论】：

谢谢....但是如果管道刷新只是从管道中删除指令，为什么书上说它完成了当前管道中的所有指令。
管道刷新 AFAIK，必须意味着仅刷新管道中的 invalid 或可能无效的指令。但是流水线中也有有效的指令，这些指令是要完成的。一种纯粹是推测的方法是，远调用向管道放置一个哨兵，这实质上完成了直到远调用的所有指令，将所有其他指令标记为无效并开始用与远方通话。