Linux系统下如何访问CPU寄存器？ (linux sys下访问寄存器)
CPU寄存器是计算机系统中最重要的部分之一，它是CPU内的一种用于暂存数据和地址信息的高速存储区域，在计算机处理运算和指令时发挥着至关重要的作用。在Linux系统中，如果需要进行一些低级别的操作，如系统优化，程序调试等，就需要访问CPU寄存器。但是，Linux系统如何访问CPU寄存器呢？本文将为大家详细介绍。
Linux系统的体系结构
我们需要了解Linux系统的体系结构。Linux是一种开放源码的操作系统，其主要体系结构是x86架构。x86架构是当前市场上基本上所有PC处理器（如Intel和AMD等）的通用架构。此外，还有ARM架构、MIPS架构等，但由于x86占据了PC市场的绝大多数，所以本文以x86架构为例。
Linux系统下访问寄存器的方式
在Linux系统中，访问CPU寄存器的方式主要有以下几种方法：
1. 单步执行
通过单步执行程序，可以在进程运行时观察进程中所有寄存器的值。单步执行也被称为跟踪程序，通常用于调试。
在GDB（GNU Debugger）中，通过设置断点后按下“si”命令，即可进行单步执行。在单步执行时，程序会在执行每一条指令之前暂停，这时可以使用“info registers”命令查看所有寄存器的当前值。在这个过程中，程序只会很慢地前进，但优点是非常直观且容易理解。
2. /proc文件系统
Linux的/proc文件系统提供了大量关于系统硬件和运行状态的信息。可以通过访问/proc文件系统中的特定文件来查看寄存器的值。/proc文件系统中的prctl接口允许进程控制本身的很多方面，如在进程运行时重置寄存器。
通过以下命令可以查看寄存器的值：
cat /proc/cpuinfo | grep -i eax
cat /proc/cpuinfo | grep -i ebx
cat /proc/cpuinfo | grep -i ecx
cat /proc/cpuinfo | grep -i edx
以上命令可以查询CPU的四个标准寄存器EAX、EBX、ECX和EDX的值。
3. 内联汇编
在Linux系统下，可以使用C语言的内联汇编来访问寄存器。与GDB不同，内联汇编不需要任何额外的工具，它直接嵌入到源代码中，提供对特定寄存器的访问。
以下代码展示了如何使用内联汇编来访问EAX寄存器：
“`c
unsigned int get_eax() {
unsigned int eax;
__a__ volatile ( “movl %%eax, %0;” : “=r” (eax) );
return eax;
}
“`
4. 系统调用
在Linux系统中，可以使用系统调用访问寄存器，这种方法需要内核支持。通过使用sysctl系统调用，可以获取系统信息，如寄存器的当前状态。
下面的代码展示了如何使用sysctl系统调用来获取EAX寄存器的值：
“`c
#include
#include
#include
#include
#include
unsigned int get_eax()
{
unsigned int eax;
size_t eax_len = sizeof(eax);
int name[] = { CTL_MACHDEP, CPU_STATE, x86_EXCEPTION_STATE64, x86_EXCEPTION_STATE64_COUNT };
if(sysctl(name, 4, 0, &eax_len, 0, 0) == -1)
{
perror(“sysctl”);
exit(1);
}
struct x86_exception_state64 state;
state.__rax = eax;
if(sysctl(name, 4, &state, &eax_len, 0, 0) == -1)
{
perror(“sysctl”);
exit(1);
}
return state.__rax;
}
int mn(int argc, char **argv)
{
printf(“eax: %u\n”, get_eax());
return 0;
}
“`
相关问题拓展阅读：
关于linux io内存和直接对寄存器操作的疑问。
不可以，应用程序要里使用端口必须要进行io口影射，linux运行后，会出现用户空间和内核空间。
linux kernel 怎么读cpu写寄存器 inw
arm裸机下读写寄存器很容易,各个寄存器和内存的地址是单一地址空间,他们姿棚是用相同的指令进行读写操作的.而在linux下就要复杂很多,因为linux支持多个体系架构的CPU。比如arm和x86就不一样，具体的差别我暂时也说不上来，这个涉及到CPU体系的设计。目前我只关心：linux为了支持多个硬件体系，在IO访问上做了自己的接口。可以通过IO内存和IO端携滑口这两种方式进行IO访问。在LED的例子上给辩册腊出这两种方式的具体实现：
.利用IO Port的方式：
view plain copy
#include
#include
#include
#include /* printk() */
#include/* kmalloc() */
#include /* everything… */
#include /* error codes */
#include /* size_t */
#include
#include /* O_ACCMODE */
#include
#include
#include
#include
#include/* cli(), *_flags */
#include /* copy_*_user */
#include
#define LED_NUM
struct led_dev
{
struct cdev dev;
unsigned port;
unsigned long offset;
};
struct led_dev led;
dev_t dev = 0;
static struct resource *led_resource;
int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct led_dev *led; /* device information */
led = container_of(inode->i_cdev, struct led_dev, dev);
filp->private_data = led; /* for other methods */
return 0;/* success */
}
int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
return 0;
}
ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
char data;
struct led_dev *led;
u32 value;
printk(KERN_INFO “debug by baikal: led dev write\n”);
led = (struct led_dev *)filp->private_data;
copy_from_user(&data,buf,count);
if(data == ‘0’)
{
printk(KERN_INFO “debug by baikal: led off\n”);
value = inl((unsigned)(S3C2410_GPBDAT));
outl(value | 1offset,(unsigned)(S3C2410_GPBDAT));
//value = ioread32(led->base);
//iowrite32( value | 1offset, led->base);
}
else
{
printk(KERN_INFO “debug by baikal: led on\n”);
value = inl((unsigned)(S3C2410_GPBDAT));
outl(value & ~(1offset),(unsigned)(S3C2410_GPBDAT));
//value = ioread32(led->base);
//iowrite32( value & ~(1offset), led->base);
}
}
struct file_operations led_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = led_read,
.write = led_write,
//.ioctl = led_ioctl,
.open = led_open,
.release = led_release,
};
static int led_init(void)
{
int result, i;
result = alloc_chrdev_region(&dev, 0, LED_NUM,”LED”);
if (result
#include
#include
#include /* printk() */
#include/* kmalloc() */
#include /* everything… */
#include /* error codes */
#include /* size_t */
#include
#include /* O_ACCMODE */
#include
#include
#include
#include/* cli(), *_flags */
#include /* copy_*_user */
#include
#define LED_NUM
struct led_dev
{
struct cdev dev;
void __iomem *base;
unsigned long offset;
};
struct led_dev led;
dev_t dev = 0;
int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct led_dev *led; /* device information */
led = container_of(inode->i_cdev, struct led_dev, dev);
filp->private_data = led; /* for other methods */
return 0;/* success */
}
int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
return 0;
}
ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
char data;
struct led_dev *led;
u32 value;
printk(KERN_INFO “debug by baikal: led dev write\n”);
led = (struct led_dev *)filp->private_data;
copy_from_user(&data,buf,count);
if(data == ‘0’)
{
printk(KERN_INFO “debug by baikal: led off\n”);
value = ioread32(led->base);
iowrite32( value | 1offset, led->base);
}
else
{
printk(KERN_INFO “debug by baikal: led on\n”);
value = ioread32(led->base);
iowrite32( value & ~(1offset), led->base);
}
}
struct file_operations led_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = led_read,
.write = led_write,
//.ioctl = led_ioctl,
.open = led_open,
.release = led_release,
};
static int led_init(void)
{
int result, i;
result = alloc_chrdev_region(&dev, 0, LED_NUM,”LED”);
if (result
printk(KERN_WARNING “LED: can’t get major %d\n”, MAJOR(dev));
return result;
}
for(i = 0; i
{
cdev_init( &led.dev, &led_fops);
request_mem_region(0x,0x4,”led”);
led.base = ioremap(0x,0x4);
led.offset = i + 5; //leds GPB5\6\7\8
led.dev.owner = THIS_MODULE;
led.dev.ops = &led_fops;
result = cdev_add(&led.dev,MKDEV(MAJOR(dev),i),1);
if(result
{
printk(KERN_ERR “LED: can’t add led%d\n”,i);
return result;
}
}
return 0;
}
static void led_exit(void)
{
int i;
release_mem_region(0x,0x4);
for( i = 0; i
{
iounmap(led.base);
cdev_del(&led.dev);
}
unregister_chrdev_region(dev, LED_NUM);
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_AUTHOR(“Baikal”);
MODULE_LICENSE(“GPL”);
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