如何使用在同一CPU上運行的調試器來讀取CPU寄存器？

當我學習組裝，我用GDB方式如下：如何使用在同一CPU上運行的調試器來讀取CPU寄存器？

gdb ./a.out (a is a compiled C script that only prints hello world) 
break main 
run 
info registers

爲什麼我可以看到我的程序中使用時，我是我自己使用相同的CPU，打印登記檔案？不應該使用GDB（或操作系統）覆蓋寄存器，只顯示覆蓋的寄存器？我能想到的唯一答案是，我的CPU是雙核的，其中一個核心正在使用，另一個是爲程序保留的事實。

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2016-12-05 Kyle

好概念的問題。在學習彙編時，一定要看看如何調用'call stack'和'instruction pointer'。 _一種使用寄存器的方法，並且仍然知道它們的作用是在更改它們之前將它們推入堆棧。因爲您知道您在堆棧中推送了多少字節，所以您甚至可以在開始更改內容之前推斷堆棧指針的內容。但是，許多CPU都有一條快速指令將所有寄存器複製到緩衝區或從緩衝區複製。主要用於交換進程，因此CPU和寄存器可以共享，但調試器也可以這樣做。 –

操作系統保持寄存器爲每個執行線程的狀態。當您在gdb中檢查寄存器時，調試器實際上是要求操作系統從保存的狀態讀取寄存器值。你的程序沒有在那個時候運行，它是一個調試器。

假設有您的系統上沒有其他進程。這裏是發生了什麼的簡化圖：

調試器發射和獲取CPU
調試詢問OS加載程序
調試詢問OS放置斷點
調試問OS開始執行你的程序。操作系統保存gdb寄存器狀態並將控制權轉交給您的程序。
你的程序命中了斷點。操作系統接受控制，保存程序的寄存器狀態，重新加載gdb寄存器並將cpu送回gdb。
調試器要求操作系統從保存的狀態讀取程序的寄存器。

請注意，此機制是多任務操作系統的正常職責的一部分，它不是特定於調試。當OS調度程序決定執行一個不同的程序時，它會保存當前狀態並加載另一個程序。這被稱爲上下文切換，並且每秒可能發生多次，從而給出了程序即使只有一個cpu核心也能同時執行的錯覺。

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2016-12-05 00:54:22 Jester

線程「切換」時狀態被保存到內存中。調試器在你的機器代碼中放置斷點來代替目標指令，運行你的代碼，它會碰到斷點（通常是'int 03h'，因爲它是單字節操作碼，所以它可以代替任何指令）和中斷（斷點）處理程序將所有的寄存器保存到內存中，然後將它們用於它自己的事件處理，並將控制切換到調試器，以及發生中斷的信息+保存狀態。編輯：不，你添加了更多的信息..並且更準確，我看到我仍然處於「真實模式」：D – Ped7g

Syscall讓一個進程讀取其他進程的寄存器（和內存）是特定的調試。 – dbrank0

早在單任務奧賽斯的舊時代，這可以讓你的程序的執行方式的唯一的東西是中斷。現在，中斷處理程序有你在談論同樣的問題，你的程序計算的東西，用戶按下一個鍵 - 中斷 - 中斷服務程序有做了一些工作，但不得修改單個寄存器的過程中。這是主要原因，堆棧是首先發明的。通常一個80x86的DOS中斷服務程序應該是這樣的：

push ax 
push cx 
push dx 
push bx 
push si 
push di 
push bp 
// no need to push sp 
[do actual work, caller registers avaiable on stack if needed] 
pop bp 
pop di 
pop si 
pop bx 
pop dx 
pop cx 
pop ax 
iret

這是即使如此普遍，一個新的指令對pusha和popa（推送/彈出所有）的設立是爲了緩解這個任務。

在當今的CPU與操作系統和應用程序之間的地址空間隔離，CPU提供一些任務狀態系統，並允許操作系統切換任務（中斷可能仍然工作類似於上述概述，但也可以通過任務交換）。所有現代操作系統都使用這種任務狀態系統，其中CPU在進程未被主動執行時保存所有進程的寄存器。就像Jester已經解釋的那樣，gdb只是詢問操作系統有關要調試的進程上的這些值，然後將其打印出來。

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2016-12-05 01:10:40

如何使用在同一CPU上運行的調試器來讀取CPU寄存器？

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