x86-64：规范地址和实际可用范围

Question

Intel 和 AMD 文档说，对于 64 位模式，实际上只有 48 位可用于虚拟地址，并且从 48 到 63 的位必须复制位 47（符号扩展）。据我所知，所有当前的 CPU 都是以这种方式实现的，但是（理论上）没有禁止在未来的实现中扩展可用的 space （这不会破坏二进制兼容性）。

有没有一种标准的方法来以编程方式确定有意义的位数？（即一些特定的 CPUID，就像物理地址一样）。

我知道实际上 48 位对于任何合理的应用来说都绰绰有余 OS；我的问题是理论上的。

Answer 1

是的，如果支持，您可以使用 CPUID.80000008H:EAX[7:0]。

算法如下：

检查 cpuid 和 CPUID.80000000h.EAX 的最大扩展 E 值。
如果E >= 80000008h，使用 CPUID.80000008H:EAX[7:0]为物理地址位数。
CPUID.80000008H:EAX[15:8]为线性地址位数。
否则如果CPUID.1:EDX.PAE（位6）那么CPU有36个物理地址位和32个线性地址位。
否则 CPU 有 32 个物理和逻辑地址位。

表示法，来自Intel，CPUID.X:R B表示

X 在 cpuid.

eax

R 感兴趣的输出寄存器。
B 形式为 [upper:lower] 的位域，或形式为 的命名位.bitname.

AMD 将 虚拟：物理 地址的最大限制设置为 63:52。
当前的实现通常是 48:40，尽管物理地址的大小 space 可能不同。

可以用NASM

编译的示例代码

BITS 64

GLOBAL max_phy_addr
GLOBAL max_lin_addr


SECTION .text


max_phy_addr:
 push rbx


 mov eax, 80000000h
 cpuid

 cmp eax, 80000008h
 jae .fromCpuid

 mov eax, 1
 cpuid

 mov eax, 32
 shr edx, 4
 and edx, 4

 add eax, edx

 pop rbx
 ret

.fromCpuid:

 mov eax, 80000008h
 cpuid

 movzx eax, al

 pop rbx
 ret


max_lin_addr:
 push rbx

 mov eax, 80000000h
 cpuid

 cmp eax, 80000008h
 jae .fromCpuid

 mov eax, 1
 cpuid

 mov eax, 32

 pop rbx
 ret

.fromCpuid:

 mov eax, 80000008h
 cpuid

 movzx eax, ah

 pop rbx
 ret

并与 C 程序一起使用，例如

#include <stdio.h>

long max_phy_addr();
long max_lin_addr();

int main()
{
   printf("Phy: %llu\nLin: %llu\n", max_phy_addr(), max_lin_addr());
   return 0;
}

我刚刚发现我的 Haswell 是 48:39!

x86-64：规范地址和实际可用范围

x86-64: canonical addresses and actual available range

x86

assembly

x86-64

virtual-address-space

address-space