如何以编程方式禁用不可屏蔽中断？答案

【问题标题】：How do I disable non maskable interrupts programmatically?如何以编程方式禁用不可屏蔽中断？
【发布时间】：2019-08-19 01:08:29
【问题描述】：

我已经读过，为了根据英特尔的系统编程指南（第 3 卷第 9.9 章）暂时关闭分页，我应该在执行其他任何操作之前禁用中断。我可以很容易地用 cli 禁用可屏蔽中断，但是所有关于禁用 NMI 的手册都是

可以通过外部电路禁用 NMI 中断。（软件必须保证在运行期间不会产生异常或中断模式切换操作。）

我在this OSDEV page 找到了类似于 C 代码的用于禁用 NMI 的代码，但我不太明白它应该是什么意思

void NMI_enable() {
    outb(0x70, inb(0x70) & 0x7F);
 }

 void NMI_disable() {
    outb(0x70, inb(0x70) | 0x80);
 }

感觉代码没有上下文，不知道函数 outb 和 inb 的作用就没有意义。

【问题讨论】：

这可能对man7.org/linux/man-pages/man2/inl.2.html有帮助
这完全是硬件特定的。
Inb 和 outb 是 CPU 指令，在处理器的文档中进行了描述。（实际上，一个精简的函数包装器可以方便地从 c 中使用）
英特尔...什么？ x64？ 8051？
具体是 Intel i7 8700K

标签： c x86-64 interrupt osdev nmi

【解决方案1】：

“带外部电路”是指板上在处理器芯片的 NMI 管脚之前有门，如果这些门关闭（关闭），则没有中断信号会到达处理器芯片的 NMI 管脚。

outb 调用可能会激活/停用这些门。

NMI 表示不可屏蔽，这意味着您不能仅通过软件禁用它们。

【讨论】：

【解决方案2】：

CPU 有一个不可屏蔽中断 (NMI) 引脚（或硬件等效），用于触发 NMI。有外部电路（或等效硬件）来防止 NMI 到达 CPU。自 80286 以来，使用的机制是通过与CMOS/Realtime Clock(RTC) 控制器关联的 IO 端口。今天，同样的机制仍在硬件中被模仿。

CMOS/RTC 端口是 0x70 和 0x71。端口 0x70 用于选择要读取或写入的 CMOS/RTC 地址。 CMOS/RTC 地址的前 2 位不构成实际地址的一部分。最高位被重新用作 NMI 切换。如果您将一个字节写入端口 0x70，其中设置了第 7 位（最高有效位），则禁用 NMI。如果您写入的值清除了第 7 位，则启用 NMI。

inb 和 outb 函数是对低级 IN（字节）和 OUT（字节）指令的 C 包装器。这些指令读取和写入 IO 端口空间。这个C代码来自NMI_enable:

outb(0x70, inb(0x70) & 0x7F);

相当于：

uint8_t curbyte = inb(0x70);   /* Read current port 0x70 state */
outb(0x70, curbyte & 0x7F);    /* Update current state by clearing NMI bit */
                               /* and write new value back to port 0x70 */

0x7f 是位模式 01111111。将 01111111 与当前字节进行与运算会清除最高位（启用 NMI）。

这个C代码来自NMI_disable:

outb(0x70, inb(0x70) | 0x80);

相当于：

uint8_t curbyte = inb(0x70);   /* Read current port 0x70 state */
outb(0x70, curbyte | 0x80);    /* Update current state by setting NMI bit */
                               /* and write new value back to port 0x70 */

0x80 是位模式 10000000。与当前字节进行 ORing 10000000 设置最高位（禁用 NMI）。

【讨论】：

【解决方案3】：

基本上，从操作系统开发人员的角度来看，您可以放心考虑无法禁用 NMI（即使您实际上可以找到禁用它的方法）。如果 NMI 在操作系统引导阶段发生意味着发生了一些严重的事情（通常是硬件、电源），机器不工作，所以你立即停止你的操作系统，因为你的操作系统无论如何都不会工作。

【讨论】：

【解决方案4】：

我已经阅读过，为了根据英特尔的系统编程指南（第 3 卷第 9.9 章）暂时关闭分页，我应该在执行其他任何操作之前禁用中断。

英特尔错了。

NMI 通常表示严重的硬件故障（特别是如果您的软件不是故意导致这些故障，特别是如果您没有启用“机器检查异常”）。忽略关键的硬件故障（通过屏蔽 NMI）会导致极端的未定义行为；这很糟糕。

理想情况下，您需要有保证的行为。最简单的方法是保证如果存在 NMI，CPU 会发生三倍故障（并重置计算机）；通过将 IDT 限制设置为零。这在启动期间非常好（当没有可能丢失的最终用户数据时）。

一种“不太容易”的方法是使用临时 IDT。为了关闭分页，您可以拥有一个身份映射的 IDT（以及 GDT、堆栈等），以便无论在分页打开还是关闭时是否发生 NMI 都可以启动 NMI 处理程序。在 CPU 模式切换期间可以使用类似的技巧（依赖于 IVT/IDT 条目的大小发生变化的事实，这会导致 NMI 的 IVT/IDT 条目位于不同的地址，具体取决于“NMI 时的 CPU 模式”） .

当然，理智的人不会在启动后暂时禁用分页（或进行 CPU 模式切换）；所以没有理由想要更多的“保证 NMI 上的三重故障”（在启动期间）。

【讨论】：