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未记录的 CPU 行为：分析 Intel x86-64 上的未记录操作码（2018）
Undocumented CPU behavior: analyzing undocumented opcodes on Intel x86-64 (2018)
进阶 · 约 45 分钟读完前置知识：x86-64 汇编与指令编码、操作系统与特权级基础、CPU 微架构基础
导读
这篇论文研究 Intel x86-64 处理器上未文档化（undocumented）操作码的实际行为：通过编写测试程序在真实 CPU 上执行这些未公开指令，观察并记录它们的效果与规律。作者同时开源了测试工具 opcodetester。评论者指出，正文没有给出具体的未文档化操作码示例，而且测试是在完整操作系统环境中进行的。
HN 关注点：HN 读者对“CPU 里藏着没写进手册的指令”这一话题很感兴趣，讨论集中在能否反汇编指令译码器、微码，以及这类测试方法论是否严谨。
HN 评论精选
这几条评论里：质疑 2 补充 2
质疑质疑论文缺少具体示例
如果能给出真正的未文档化操作码示例会很有意思，但链接的文章里一个都没有。
kken查看英文原文
It would actually be interesting to see examples of actual undocumented opcodrles. There are none in the linked article.
补充补充仓库链接，并提出通过物理译码器或微码逆向未文档化指令是否可行
相关 GitHub 仓库有更多信息：https://github.com/cattius/opcodetester 。我对这一层的处理器知识几乎一无所知，但想知道：熟练工程师能否通过仔细检查芯片上实际的指令译码器，或者检查处理器的微码，来找到这些指令？这些事可行吗？如果可行，逆向工程它们现实吗？
saagarjha查看英文原文
Associated GitHub repository with more information: https://github.com/cattius/opcodetester I know next to nothing about processors at this level, but I wonder if it would be possible for a skilled engineer to try to find these instructions by scrutinizing the actual physical instruction decoder on the chip and/or inspect the processor's microcode. Are these things possible to do? If they are, is it feasible to reverse engineer them?
补充补充相关 Black Hat 演讲资料
几年前 Black Hat 有一个相关演讲：https://www.youtube.com/watch?v=KrksBdWcZgQ
kchoudhu查看英文原文
Related talk about this from Blackhat a few years ago: https://www.youtube.com/watch?v=KrksBdWcZgQ
质疑指出研究重点应在 0F 页和 64 位模式，并质疑在完整 OS 内测试的方法论
我认为第一个“页”的操作码（即不以 0F 开头的单字节操作码）已经被研究得很透彻并记录在案，至少在 16 位和 32 位模式下是这样；有意思的都在第二个“页”，即以 0F 开头、相对较新的指令，以及 64 位模式实现得别扭且不太一致的方式。另外，他们试图在完整操作系统内部测试未文档化行为，这点有点出乎意料；在 Z80、6502 这类 CPU 被广泛研究的复古计算社区，通常做法是启动一个只用于测试该行为的最小环境，以排除其他变量；有时也用逻辑分析仪/总线监视，不过在现代高速 CPU 上可能更难。
userbinator查看英文原文
I believe the first "page" of opcodes (i.e. 1-byte opcodes, the ones that don't start with 0F) has already been extensively researched and documented, at least in 16 and 32-bit mode; the interesting things are all in the "second page", the ones that begin with 0F and are relatively new instructions, and the awkward and somewhat inconsistent way in which 64-bit mode was implemented. Also, the fact that they're trying to test undocumented behaviour from within a full OS was a bit unexpected; in the retrocomputing community, where CPUs like the Z80 and 6502 have been studied extensively, the usual way of testing undocumented behaviour is to boot into a very minimal environment whose only purpose is test that behaviour, so as to eliminate any other variables from the process. Logic analysers/bus monitoring are also used sometimes, although that might be harder with a modern high-speed CPU.
相关资源
从这篇论文所有 HN 讨论帖的全部评论里整理出来的链接。
- 自称作者的回复
- 代码
- 视频与演讲
历次讨论
- 2020Hacker News 讨论帖205 分 · 42 评
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