Allgemeine Schutzverletzung

Generische Fehlermeldung für einen allgemeinen Schutzfehler (nicht wiedervertragbarer Anwendungsfehler) in Windows 3.0

Beispielfehlermeldung für einen allgemeinen Schutzfehler in Windows 3.1x

A allgemeine Schutzverletzung (GPF) in dem x86 Anweisungsset Architekturen (Isas) ist a Fehler (Eine Art von unterbrechen) Initiiert von ISA-definierten Schutzmechanismen als Reaktion auf einen Zugangsverstoß, der durch einige laufende Code verursacht wird, entweder in der Kernel oder ein Benutzerprogramm. Der Mechanismus wird zuerst in Intel -Handbüchern und Datenblättern für die beschrieben Intel 80286 CPU, die 1983 eingeführt wurde; Es ist auch in Abschnitt 9.8.13 in der beschrieben Intel 80386 Das Referenzhandbuch des Programmierers aus dem Jahr 1986. Ein allgemeiner Schutzfehler wird als Interrupt implementiert (Vektor Nummer 13 (0dh)). Etwas Betriebssysteme Kann auch einige Ausnahmen klassifizieren, die nicht mit Zugriffsverstößen verbunden sind, wie beispielsweise illegal Opcode Ausnahmen als allgemeine Schutzfehler, obwohl sie nichts mit Gedächtnisschutz zu tun haben. Wenn eine CPU einen Schutzverstoß erfasst, wird der Code nicht mehr ausgeführt und sendet einen GPF -Interrupt. In den meisten Fällen entfernt das Betriebssystem das Ausfall Prozess Signal aus der Ausführungswarteschlange den Benutzer und führt weiterhin andere Prozesse aus. Wenn das Betriebssystem jedoch den allgemeinen Schutzfehler nicht erfasst, d. H. Ein weiterer Schutzverstoß erfolgt, bevor das Betriebssystem aus dem vorherigen GPF -Interrupt zurückkehrt DoppelfehlerStoppen des Betriebssystems. Wenn noch ein Fehler (dreifache Fehler) tritt auf, die CPU kann sich nicht erholen; Seit 80286 tritt die CPU in einen speziellen Stall mit dem Namen "Shutdown" ein, der nur durch a verlassen werden kann Hardware -Reset. Das IBM PC bei, Der Erste PC-kompatibel Das System zum Enthaltenden eines 80286 verfügt über Hardware, die den Stillstandszustand erkennt und die CPU automatisch zurücksetzt, wenn sie auftritt. Alle Nachkommen des PCs tun dasselbe, so dass in einem PC ein dreifacher Fehler ein sofortiges System zurückgesetzt wird.

Spezifisches Verhalten

Im Microsoft Windows, Der allgemeine Schutzfehler präsentiert eine unterschiedliche Sprache, abhängig von der Produktversion:

Im Unix und LinuxDie Fehler werden getrennt gemeldet (z. Segmentierungsfehler für Speicherfehler).

Speicherfehler

Bei Speicherfehlern zugreift das Verwerfungsprogramm zugänglich Erinnerung dass es nicht zugreifen sollte. Beispiele beinhalten:

• Versuch, an a zu schreiben schreibgeschützter Teil des Speichers
• Versuch zu führen Bytes im Speicher, der nicht als als als bezeichnet als als Anweisungen
• Versuch, als Datenbytes im Speicher zu lesen, die als Anweisungen bezeichnet werden
• Andere verschiedene Konflikte zwischen der Bezeichnung eines Teils des Gedächtnisses und seiner Verwendung

Viele moderne Betriebssysteme implementieren jedoch ihre Speicherzugriffskontrollschemata über Paging anstelle der Segmentierung. Daher ist dies häufig der Fall, dass ungültige Speicherreferenzen in Betriebssystemen wie Windows über über die Überschrift übernommen werden Seitenfehler anstelle allgemeiner Schutzfehler. Betriebssysteme bieten typischerweise eine Abstraktionsschicht (z. B. Ausnahmeregelung oder Signale), die den internen Prozessormechanismus versteckt, um einen Speicherzugriffsfehler aus einem Programm zu erhöhen, um eine Standardschnittstelle für den Umgang mit vielen verschiedenen Arten von Prozessorgenerierten bereitzustellen Fehlerbedingungen.

In Bezug auf die X86-Architektur sind allgemeine Schutzfehler spezifisch für segmentierungsbasierte Schutz, wenn es um Speicherzugriffe geht. Allgemeine Schutzfehler werden jedoch weiterhin verwendet, um andere Schutzverstöße (abgesehen von Verstößen gegen den Speicherzugriff) bei der Verwendung von Paging zu melden, z. B. die Verwendung von Anweisungen, die nicht aus dem zugänglich sind Aktuelle Privilegienstufe (CPL).

Während es theoretisch möglich ist, dass ein Betriebssystem sowohl Paging als auch Segmentierung nutzt, beruhen gemeinsame Betriebssysteme größtenteils auf Paging für den Großteil ihres Speicherzugriffskontrollanforderungens.

Privilegienfehler

Es gibt einige Dinge auf einem Computer, die für die exklusive Verwendung der reserviert sind Betriebssystem. Wenn ein Programm, das nicht Teil des Betriebssystems ist, versucht, eines dieser Merkmale zu verwenden, kann es zu einem allgemeinen Schutzfehler führen.

Darüber hinaus gibt es Speicherorte, die sowohl für das Betriebssystem als auch für den Prozessor selbst reserviert sind. Infolge ihrer Reservierung sind sie schreibgeschützt und ein Schreibversuch Daten Für sie durch ein nicht privilegiertes Programm erzeugt ein Fehler.

Technische Ursachen für Fehler

Allgemeine Schutzfehler werden vom Prozessor erhoben, wenn ein geschützter Anweisungen auftritt der Prozessor in einen undefinierten Zustand.

Allgemeine Schutzfehler werden von modernen Betriebssystemen gefangen und behandelt. Wenn der Fehler in einem Benutzermodusprogramm stammt, wird das User-Mode-Programm im Allgemeinen beendet. Wenn der Fehler jedoch aus einem Kernsystemtreiber oder dem Betriebssystem selbst stammt, speichert das Betriebssystem normalerweise diagnostische Informationen entweder in einer Datei oder auf dem Bildschirm und stoppt den Betrieb. Es startet entweder den Computer neu oder zeigt eine an Fehlerbildschirm, so wie ein Bluescreen des Todes oder Kernel Panik.

Segmentgrenzen überschritten

Segmentgrenzen können überschritten werden:

• mit Codesegment (CS), Datensegment (DS) oder ES-, FS- oder GS -Register (zusätzliches Segment); oder
• Zugriff auf Deskriptortabellen wie die Globale Deskriptortabelle (GDT), die Interrupt Descriptor Tabelle (Idt) und die Lokale Deskriptortabelle (LDT).

Segmentberechtigungen verletzt

Segmentberechtigungen können verletzt werden durch:

• Springen zu nicht exezibutierbaren Segmenten
• Schreiben in Code -Segmente oder nur Segmente lesen
• Lesen nur ausführende Segmente

Segmente illegal geladen

Dies kann auftreten, wenn:

• Ein Stacksegment (SS) wird mit einem Segment -Selektor für eine einzige LEAD, ausführbare Datei, Nullsegment oder Segment mit Deskriptorberechtigungen geladen, die nicht mit dem aktuellen Berechtigungen in Cs übereinstimmt
• Ein Codesegment (CS), das mit einem Segmentauswahl für ein Daten-, System- oder Nullsegment geladen wurde
• SS, DS, ES, FS oder GS sind Segmente, die mit einem Segmentauswahl für ein Systemsegment beladen sind
• SS, DS, ES, FS oder GS sind Segmente mit einem Segment-Selektor für ein Nur-Codes-Segment ausführend
• Zugriff auf Speicher mit DS-, ES-, FS- oder GS -Registern, wenn sie einen Null -Selektor enthalten

Umschalten

Fehler können in der auftreten Aufgabenstatussegment (TSS) Struktur, wenn:

• Wechsel zu einer geschäftigen Aufgabe während eines Anruf- oder Sprunganweisung
• Wechsel zu einer verfügbaren Aufgabe während eines IRET -Befehls (Interrupt Return)
• Verwenden eines Segmentauswählers auf einem Schalter, der auf einen TSS -Deskriptor im LDT zeigt^{[Klarstellung erforderlich]}

Sonstig

Andere Ursachen für allgemeine Schutzfehler sind:

• Versuch, auf einen Interrupt-/Ausnahmebehandler aus zuzugreifen Virtueller 8086 -Modus Wenn der Codesegmentdeskriptor des Handlers Privilegienniveau (DPL) ist größer als Null
• Versuch, eins in die reservierten Teile von zu schreiben CR4
• Versuch zu führen privilegiert Anweisungen, wenn die aktuelle Privilegienstufe (CPL) nicht Null ist
• Schreiben auf ein reserviertes Stück in einem Msr Anweisung
• Zugriff auf ein Tor, das einen Nullsegment -Segment enthält
• Ausführen einer Software -Interrupt, wenn die CPL größer ist als der DPL -Satz für das Interrupt -Gate
• Der Segment -Selektor in einem Aufruf, Interrupt oder Trap Gate verweist nicht auf ein Codesegment
• Verstoß gegen Privilegien
• Ermöglichen von Paging beim Schutz des Schutzes
• Verweisen Sie auf die Interrupt -Deskriptor -Tabelle nach einem Interrupt oder einer Ausnahme, die kein Interrupt-, Trap- oder Task -Gate ist
• Erbe Sse: Speicheroperand ist nicht 16-Byte ausgerichtet.

Verweise

Weitere Lektüre

• Intel Architecture Softwareentwicklerhandbuch–Volume 3: Systemprogrammierung