如何完全暂停处理器？

Question

我正在为基于x86的PC编写一个小型引导程序。 问题是执行这些指令后，CPU仍会处于活动状态：

sti
hlt

sti应该为下一条指令禁用中断
HLT应该完全暂停处理器

由于它们一起使用，我以为它们会“冻结”计算机。 但是，当我组装它并将其作为软盘映像安装在VirtualBox中时，我的CPU跳到了100％。

我究竟做错了什么？

Answer 1

我想补充一下有关“ cli”的评论，因为我在过去被这两次咬伤了。 “ cli”指令不会阻止所有中断，而只会阻止可屏蔽的中断。 可以想象，由于不可屏蔽中断（NMI），系统仍可能被唤醒。

正如评论中的一项指出，计算机已准备就绪，我希望系统中没有其他线程/进程/任务可以运行（否则NMI可能会导致重新计划）。 对于这种情况，您描述的NMI可能性不大。 但是，根据您对出错情况的偏执程度，您可能希望添加一个循环来防止这种可能性。

sysSuspend:
    cli
    hlt
    jmp sysSuspend

Answer 2

我认为您对这两个命令有些困惑。

sti命令启用中断，而cli命令禁用中断。

暂停状态类似于空闲循环，因此它不会挂起处理器。

以下是一些可能对您有所帮助的链接：有关STI / CLI命令的信息： http : //en.wikipedia.org/wiki/STI_%28x86_instruction%29

有关x86指令的信息： http : //en.wikipedia.org/wiki/X86_instruction_listings从此处可以找到指向hlt命令的链接，该链接可能会有所帮助。

如果暂停处理器，如果禁用中断，又如何唤醒它呢？

Answer 3

这个问题可以重新表述为更正确的问题：如何完全暂停控制流？ 实际上，此任务可以分为两个子任务：

1. 暂停当前​​（同步）控制流。

   • 简单的繁忙循环（100％CPU使用率，大功耗，高热效应）。

   • 基于暂停的循环（省电模式C1，大多数CPU逻辑不通电）。

2. 防止控制流的异步切换。

   • IDT中的存根中断处理程序。

   • 全局中断控制器（PIC或IO APIC）上的中断屏蔽。

   • 在本地中断控制器（Local APIC）上屏蔽中断。

   • 屏蔽CPU核心逻辑上的中断。

无论如何，您必须了解NMI并做好准备，因为没有机制可以使您禁用它们。

理想的解决方案：

    mov  EDX, NMI_INT_HANDLER_STUB; // address of installed handler
    mov  ECX, 0x02                ; // id of the NMI handler in IDT 
    call InstallHandlerInIDT      ; 
    cli                           ; // mask all maskable interrupts on CPU core
SUSPEND:
    hlt                           ; // turn CPU into HALT state (power saving mode C1)
    jmp SUSPEND                   ; // try again if NMI had happened

NMI_INT_HANDLER_STUB:
    iretd                         ; // Complete handling immediatelly and return back.