前面做过了 GDT 的解析，这次研究一下 IDT。
X86 上有2种中断模式：中断（interrupts）和异常（exceptions ）
Interrupt 是异步，通常由 I/O 设备来生成，比如：设置一个定时器在某个时间之后发生；
Exception 是同步的，当处理器执行某个指令之后产生的。对于 Exception 还分为 faults, traps 和 abort. X86处理器对于上面两种处理方式相同，当某一个中断发生之后，CPU会通过 IDT来找到对应的处理函数。处理完成之后将控制权返回产生的位置。
X86处理器有32个预定义中断异常，余下224个可以由用户自己定义。每个IDT有一个定义的数值: vector。当然，我们更常见的是IRQXX 的说法，在X86中还有一套让 IRQ 和 Vector对应起来的机制，未来会继续研究。
和 GDT 非常类似，可以通过 IDTR寄存器获得IDT 长度和它在内存中的位置。
其中的描述符定义在\MdePkg\Include\Library\BaseLib.h 文件中如下：
///
/// Byte packed structure for an x64 Interrupt Gate Descriptor.
///
typedef union {
struct {
UINT32 OffsetLow:16; ///< Offset bits 15..0.
UINT32 Selector:16; ///< Selector.
UINT32 Reserved_0:8; ///< Reserved.
UINT32 GateType:8; ///< Gate Type. See #defines above.
UINT32 OffsetHigh:16; ///< Offset bits 31..16.
UINT32 OffsetUpper:32; ///< Offset bits 63..32.
UINT32 Reserved_1:32; ///< Reserved.
} Bits;
struct {
UINT64 Uint64;
UINT64 Uint64_1;
} Uint128;
} IA32_IDT_GATE_DESCRIPTOR;
GateType可能是下面三种类型之一：
具体类型定义如下：
#define IA32_IDT_GATE_TYPE_TASK 0x85
#define IA32_IDT_GATE_TYPE_INTERRUPT_16 0x86
#define IA32_IDT_GATE_TYPE_TRAP_16 0x87
#define IA32_IDT_GATE_TYPE_INTERRUPT_32 0x8E
#define IA32_IDT_GATE_TYPE_TRAP_32 0x8F
接下来编程解析 Shell 下 IDT完整代码如下：
/** @file
Application for Cryptographic Primitives Validation.
Copyright (c) 2009 - 2016, Intel Corporation. All rights reserved.<BR>
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WITHOUT WARRANTIES OR REPRESENTATIONS OF ANY KIND, EITHER EXPRESS OR IMPLIED.
**/
#include <Uefi.h>
#include <Library/BaseLib.h>
#include <Library/BaseMemoryLib.h>
#include <Library/MemoryAllocationLib.h>
#include <Library/UefiLib.h>
#include <Library/UefiApplicationEntryPoint.h>
#include <Library/DebugLib.h>
#include <Protocol/PciIo.h>
#include <Library/ShellLib.h>
EFI_STATUS
EFIAPI
GDTMain (
IN EFI_HANDLE ImageHandle,
IN EFI_SYSTEM_TABLE *SystemTable
)
{
IA32_DESCRIPTOR Idtr;
IA32_IDT_GATE_DESCRIPTOR *IdtTable;
UINT16 Index;
UINT16 IdtEntryCount;
ShellSetPageBreakMode(TRUE);
AsmReadIdtr (&Idtr);
IdtEntryCount = (UINT16) ((Idtr.Limit + 1) / sizeof (IA32_IDT_GATE_DESCRIPTOR));
IdtTable = (IA32_IDT_GATE_DESCRIPTOR *) Idtr.Base;
Print(L"IDTR=0x%lX\n",IdtTable);
for (Index = 0; Index < IdtEntryCount; Index++) {
Print(L"No.[%d] ",Index);
Print(L"Selector[%d] ",IdtTable->Bits.Selector);
Print(L"Type [0x%X] ",IdtTable->Bits.GateType);
Print(L"Offset [0x%lX]\n",
(IdtTable->Bits.OffsetUpper<<32)|
(IdtTable->Bits.OffsetHigh <<16)|
(IdtTable->Bits.OffsetLow)
);
IdtTable++;
}
return EFI_SUCCESS;
}
在实体机上运行结果如下：
感觉最早实模式下的中断向量表非常类似，只是中断向量表一定是在内存从0开始的位置，而这个可以放置在内存的任何位置。
前面提到处理器有18个预定义的异常：
可以看到上面预定义了21个异常，此外还有11个被 Reserved 起来。
接下来我们用DCI来trace #DE（Divide Error）的处理。
首先编写一个产生 #DE 的代码。这个是除数为0错误。主要代码如下：
INTN
EFIAPI
ShellAppMain (
IN UINTN Argc,
IN CHAR16 **Argv
)
{
volatile x=0;
//CpuDeadLoop();
for (x = 0; x == 0;);
x=x/x;
return(0);
}
对应的汇编语言如下：
ShellAppMain PROC ; COMDAT
; 21 : {
$LN6:
00000 48 89 54 24 10 mov QWORD PTR [rsp+16], rdx
00005 48 89 4c 24 08 mov QWORD PTR [rsp+8], rcx
0000a 48 83 ec 18 sub rsp, 24
; 22 : volatile x=0;
0000e c7 04 24 00 00
00 00 mov DWORD PTR x$[rsp], 0
; 23 :
; 24 : //CpuDeadLoop();
; 25 : for (x = 0; x == 0;);
00015 c7 04 24 00 00
00 00 mov DWORD PTR x$[rsp], 0
$LN2@ShellAppMa:
0001c 8b 04 24 mov eax, DWORD PTR x$[rsp]
0001f 85 c0 test eax, eax
00021 75 02 jne SHORT $LN3@ShellAppMa
00023 eb f7 jmp SHORT $LN2@ShellAppMa
$LN3@ShellAppMa:
; 26 :
; 27 : x=x/x;
00025 8b 04 24 mov eax, DWORD PTR x$[rsp]
00028 8b 0c 24 mov ecx, DWORD PTR x$[rsp]
0002b 99 cdq
0002c f7 f9 idiv ecx
0002e 89 04 24 mov DWORD PTR x$[rsp], eax
; 28 :
; 29 : return(0);
00031 33 c0 xor eax, eax
; 30 : }
00033 48 83 c4 18 add rsp, 24
00037 c3 ret 0
ShellAppMain ENDP
为了便于观察这里面我们使用 for (x = 0; x == 0;); 等效于 CpuDeadLoop(); 可以让我们在运行的时候停下来。具体的调试操作如下：
1.先用 IDT 确定 Vector 0 的入口是 0x42254018 (这里和上一次查看的位置不同，这是一个安全特性，同样的BIOS每次运行各种 Table 的位置有所不同)；
2.运行DETest.efi。运行之后会 Hang 在 Shell下。在调试机上运行 itp.halt() 停止;
3.使用 itp.threads[0].asm(“$”,20)查看停的位置
可以看到这里就是前面的 “eb f7 jmp SHORT $LN2@ShellAppMa”，是我们让CPU Dead loop 的代码。
4.使用 itp.threads[0].mem 修改内存代码跳过去。再次查看，可以看到 jmp 已经被修改为 nop
5.使用 itp.threads[0].brnew(“0x42254018”,”exe global”) 加入一个断点，当运行到 vector 0 给出的内存位置时自动停止。这时，使用 itp.go() 即触发了了停在了入口。
6.使用命令查看当前位置的汇编代码
具体代码在 \UefiCpuPkg\Library\CpuExceptionHandlerLib\X64\ExceptionHandlerAsm.nasm 中：
AsmIdtVectorBegin:
%rep 32
db 0x6a ; push #VectorNum
db ($ - AsmIdtVectorBegin) / ((AsmIdtVectorEnd - AsmIdtVectorBegin) / 32) ; VectorNum
push rax
mov rax, strict qword 0 ; mov rax, CommonInterruptEntry 【参考2】
jmp rax
%endrep
AsmIdtVectorEnd:
7.下面可以使用 itp.trheads[0].step 单步执行，最终代码跳入下面的代码段中
对应的代码还是上面还在提到的 ExceptionHandlerAsm.nasm 文件中：
global ASM_PFX(CommonInterruptEntry)
ASM_PFX(CommonInterruptEntry):
cli
pop rax
;
; All interrupt handlers are invoked through interrupt gates, so
; IF flag automatically cleared at the entry point
;
xchg rcx, [rsp] ; Save rcx into stack and save vector number into rcx
and rcx, 0xFF
cmp ecx, 32 ; Intel reserved vector for exceptions?
jae NoErrorCode
bt [ASM_PFX(mErrorCodeFlag)], ecx
jc HasErrorCode
这里使用的是在vector 0 入口地址下断点拦截的方式，除此之外，我还尝试了使用 step指令一直跟踪 到 idiv 指令的方法，会导致死机，具体原因不清楚。我记得有看过介绍性的文章，说 step 是通过不断在下一条指令之后插入 int 1来实现的，而这里我们同时在调试int0，有可能是因为这样的原因会导致冲突所以无法用 step 跟踪查看到。
参考：
- Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Combined Volumes: 1, 2A, 2B, 2C, 2D, 3A, 3B, 3C, 3D and 4 P2903
- STRICT约束优化 :当汇编时将优化器打开到2或更高级别时，nasm会使用尺寸约束，会给(byte word dword qword tword)尽可能小的尺寸，可以使用关键字STRICT来制约这种优化。
强制一个特定的操作数为原来尺寸:
push strict dword 33
但当优化器关闭时，无论是否有strict，都会产生相同代码。 来自 https://yq.aliyun.com/articles/24926