IA-32处理器基本运行环境介绍

　　任何程序跑在IA-32处理器上都需要一个特定的环境来支持，比如程序代码的读取，数据的存储和状态的保存等。这些资源组成IA-32处理器基本的运行环境，这些资源主要包括：

　　地址空间（Address Space）。任何程序跑在IA-32处理器上的时候都可以看到一个线性地址空间，该地址空间大小为2的32次方。该线性地址空间需要通过分页机制映射到物理地址，该线性地址空间让程序以为自己可以访问到系统中的任何地址。

　　基本的程序执行寄存器。主要包括8个通用寄存器（EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP和ESP），6个段寄存器（CS、DS、ES、SS、FS和GS），标志寄存器EFLAGS和指令指针寄存器EIP。

　　x87 FPU寄存器。主要包括8个数据寄存器，1个控制寄存器，1个状态寄存器，1个Tag寄存器，1个操作数寄存器，1个指令指针寄存器和1个数据指针寄存器。

　　8个MMX寄存器，用于支持64-bit的SIMD（Single Instruction Multiple Data）指令。

　　8个XMM寄存器，用于支持128-bit的SIMD指令。

　　8个YMM寄存器，用于支持256-bit的SIMD指令。

　　4个边界寄存器（Bounds registers）。BND0-BND3寄存器存放的是内存缓冲区的上限指针，这些寄存器用于支持MPX指令。

　　BNDCFGU和BNDSTATUS寄存器，可以看出一个是配置寄存器，一个是状态寄存器，用于支持MPX指令。

　　以上的运行环境是在IA-32 CPU core级别的环境，另外IA-32处理器还提供了下列系统级别的运行环境，在多核处理器的环境中，处理器内部的多个CPU core共享这些运行环境。这个系统级别的运行环境主要包括：

　　I/O端口。IA-32架构提供了64KB的地址空间，这些地址空间是被系统中的所有CPU core共用的。

　　控制寄存器。包括5个控制寄存器CR0 - CR4，这些控制寄存器控制着当前的运行模式，并且是否使能处理器的某些功能。

　　内存管理寄存器。其中包括GDTR、IDTR、任务寄存器（task register）和LDTR，这些寄存器用来指明在保护模式下，内存中数据结构的位置。

　　Debug寄存器。包括8个Debug寄存器DR0 - DR7。

　　内存类型和范围寄存器（MTRR，Memory Type Range Register）。用于指明系统内存的类型和区间。

　　MSR（Machine Specific Register）寄存器。MSR寄存器主要用于控制处理器的配置并且汇报处理器的状态，每个CPU Socket中都包含了大量的MSR寄存器。

　　Machine Check寄存器。Machine Check寄存器主要用于硬件错误的检测，它其实也是属于MSR寄存器。

　　性能监测寄存器（Performance monitoring counters）。顾名思义，主要用于监测处理器的性能。

　　64-bit模式类似于IA-32的模式，只是在这的基础上做了一些扩展：

　　地址空间从，原来是32位的地址，现在扩展成64位的，所以地址空间也从2的32次方扩展成2的64次方。

　　基本的程序执行寄存器从原来的8个扩展为16个，并且从原来的32位扩展为64位。

　　XMM和YMM寄存器也从原来的8个扩展到16个。

　　控制寄存器CR0 - CR4从原来的32位扩展到64位，并且多添加了一个控制寄存器CR8（task priority register）。

　　Debug寄存器也从32位扩展为64位。

　　描述表寄存器（Descriptor table register）。GDTR、LDTR、IDTR和TR都扩展了，从而可以保存64位的地址。

　　在虚拟化的过程中，如果要模拟CPU，就需要记录下每个被模拟的CPU的状态，而前面讨论的运行环境就是CPU的状态信息，这些信息将会在VMCS（Virtual Machine Control Structure）中被记录下来。