Ошибка общей защиты - General protection fault - Wikipedia

А общая ошибка защиты (GPF) в x86 архитектуры наборов команд (ISA) - это вина (тип прерывать ) инициируется определенными ISA механизмами защиты в ответ на нарушение прав доступа, вызванное каким-либо работающим кодом, либо в ядро или пользовательская программа. Этот механизм впервые описан в руководствах и таблицах данных Intel для Intel 80286 CPU, представленный в 1983 году; это также описано в разделе 9.8.13 в Intel 80386 справочное руководство программиста 1986 года. Общая ошибка защиты реализована как прерывание (вектор номер 13 (0Dh)). Немного операционные системы может также классифицировать некоторые исключения, не связанные с нарушениями доступа, например незаконные код операции исключения, как общие ошибки защиты, даже если они не имеют ничего общего с защитой памяти. Если ЦП обнаруживает нарушение защиты, он прекращает выполнение кода и отправляет прерывание GPF. В большинстве случаев операционная система удаляет неисправный процесс из очереди выполнения, сигнализирует пользователю и продолжает выполнение других процессов. Если, однако, операционная система не может уловить общий сбой защиты, то есть другое нарушение защиты происходит до того, как операционная система вернется из предыдущего прерывания GPF, ЦП сигнализирует об ошибке. двойная ошибка, остановка операционной системы. Если еще одна неудача (тройная ошибка ) происходит, ЦП не может восстановить; начиная с 80286, ЦП переходит в особое состояние остановки, называемое «Завершение работы», из которого можно выйти только через аппаратный сброс. В IBM PC AT, первый ПК-совместимый Система, содержащая 80286, имеет оборудование, которое определяет состояние выключения и автоматически сбрасывает CPU при его возникновении. Все потомки AT PC делают то же самое, поэтому в PC тройная ошибка вызывает немедленный сброс системы.

Особое поведение

В Майкрософт Виндоус, общая ошибка защиты отображается на разных языках в зависимости от версии продукта:

Операционная система	Сообщение об ошибке	Примечания
Windows 3.0	Неустранимая ошибка приложения (ОАЭ)^[1]
Windows 3.1x	[Имя программы] вызвало общую ошибку защиты в модуле [имя модуля] в [адрес памяти].
Windows 95 Windows 98 Windows NT 4.0	Эта программа выполнила недопустимую операцию и будет закрыта.
Windows 2000	[Название программы] вызвало ошибку и будет закрыто Windows.
Windows Me	[Имя программы] вызвало ошибку в [Имя модуля]. [Название программы] закроется.
Windows XP Windows Server 2003 Windows Server 2003 R2	[Название программы] обнаружил проблему, и ее необходимо закрыть. Приносим свои извинения за неудобства. Если вы были в центре чего-то, информация, над которой вы работали, могла быть потеряна. [...] Для получения дополнительной информации об этой ошибке, кликните сюда.	Сообщение об ошибке также предлагает возможность отправить сведения об ошибке в Microsoft для анализа.
Виндоус виста и более поздние версии, кроме Windows 10 Windows Server 2008 и позже	[Название программы] перестало работать. Проблема привела к тому, что программа перестала правильно работать. Windows закроет программу и сообщит вам, если решение доступно.	По умолчанию Windows отправляет сведения об ошибке в Microsoft для анализа, но систему можно настроить так, чтобы она либо не отправляла, либо спрашивала пользователя, что делать каждый раз.
Windows 10		Windows отправит сведения об ошибке в Microsoft для анализа. Пользователи с бизнес-лицензией могут настроить объем отправляемой информации.

В Unix и Linux, ошибки сообщаются отдельно (например, ошибка сегментации для ошибок памяти).

Ошибки памяти

При ошибках памяти программа-сбой обращается к объем памяти что он не должен получить доступ. Примеры включают:

Попытка написать доступная только для чтения часть памяти
Попытка выполнить байты в памяти, которые не обозначены как инструкции
Попытка прочитать байты данных в памяти, которые обозначены как инструкции
Другие разные конфликты между обозначением части памяти и ее использованием

Однако многие современные операционные системы реализуют свои схемы управления доступом к памяти через разбиение на страницы вместо сегментации, поэтому часто бывает, что недопустимые ссылки на память в операционных системах, таких как Windows, сообщаются через ошибки страницы вместо общих неисправностей защиты. Операционные системы обычно предоставляют уровень абстракции (такой как обработка исключений или сигналы), который скрывает любой внутренний механизм процессора, который использовался для вызова ошибки доступа к памяти из программы, с целью предоставления стандартного интерфейса для обработки множества различных типов генерируемых процессором условия ошибки.

Что касается архитектуры x86, общие сбои защиты специфичны для защиты на основе сегментации, когда дело касается доступа к памяти. Однако общие сбои защиты по-прежнему используются для сообщения о других нарушениях защиты (помимо нарушений доступа к памяти) при использовании подкачки страниц, таких как использование инструкций, недоступных из текущий уровень привилегий (CPL).

Хотя теоретически операционная система может использовать как подкачку, так и сегментацию, по большей части обычные операционные системы обычно полагаются на подкачку для большей части своих потребностей в управлении доступом к памяти.

Ошибки привилегий

На компьютере есть некоторые вещи, которые предназначены для исключительного использования Операционная система. Если программа, не являющаяся частью операционной системы, пытается использовать одну из этих функций, это может вызвать общий сбой защиты.

Кроме того, есть места хранения, которые зарезервированы как для операционной системы, так и для самого процессора. Вследствие их резервирования они доступны только для чтения, и попытка записи данные для них непривилегированной программой - ошибка.

Технические причины неисправностей

Общие сбои защиты возникают процессором, когда обнаруживается защищенная инструкция, которая превышает уровень разрешений выполняемой в данный момент задачи, либо потому, что программа пользовательского режима пытается выполнить защищенную инструкцию, либо потому, что операционная система выдала запрос, который поместит процессор в неопределенное состояние.

Сбои общей защиты обнаруживаются и обрабатываются современными операционными системами. Обычно, если неисправность возникла в программе пользовательского режима, программа пользовательского режима завершается. Однако, если неисправность возникла в основном драйвере системы или в самой операционной системе, операционная система обычно сохраняет диагностическую информацию либо в файл, либо на экран и прекращает работу. Он либо перезагружает компьютер, либо отображает экран ошибки, например Синий экран смерти или же паника ядра.

Превышены пределы сегмента

Пределы сегмента могут быть превышены:

с сегмент кода (CS), сегмент данных (DS) или регистры ES, FS или GS (дополнительный сегмент); или же
доступ к таблицам дескрипторов, таким как Глобальная таблица дескрипторов (GDT), Таблица дескрипторов прерываний (IDT) и Таблица локальных дескрипторов (LDT).

Нарушены разрешения на сегмент

Права доступа к сегментам могут быть нарушены:

переход к неисполняемым сегментам
запись в сегменты кода или сегменты только для чтения
чтение сегментов только для выполнения

Незаконно загруженные сегменты

Это может произойти, когда:

сегмент стека (SS) загружается с помощью селектора сегмента только для чтения, исполняемого, нулевого сегмента или сегмента с привилегией дескриптора, не соответствующей текущей привилегии в CS
сегмент кода (CS), загруженный с селектором сегментов для данных, системы или нулевого сегмента
SS, DS, ES, FS или GS - это сегменты, загруженные с помощью селектора сегмента для системного сегмента.
SS, DS, ES, FS или GS - это сегменты, загруженные с помощью селектора сегмента для сегмента кода только для выполнения
доступ к памяти с использованием регистров DS, ES, FS или GS, если они содержат нулевой селектор

Переключение

Неисправности могут возникнуть в сегмент состояния задачи (TSS) структура, когда:

переключение на занятую задачу во время вызова или инструкции перехода
переключение на доступную задачу во время выполнения инструкции возврата из прерывания (IRET)
использование селектора сегмента на переключателе, указывающем на дескриптор TSS в LDT^{[требуется разъяснение ]}

Разное

Другими причинами общих отказов защиты являются:

пытается получить доступ к обработчику прерывания / исключения из виртуальный режим 8086 когда дескриптор сегмента кода обработчика уровень привилегий (DPL) больше нуля
пытается записать единицу в зарезервированные биты CR4
пытаясь выполнить привилегированный инструкции, когда текущий уровень привилегий (CPL) не равен нулю
запись в зарезервированный бит в MSR инструкция
доступ к воротам, содержащим селектор нулевого сегмента
выполнение программного прерывания, когда CPL больше DPL, установленного для логического элемента прерывания
селектор сегмента в шлюзе вызова, прерывания или прерывания не указывает на сегмент кода
нарушение правил привилегий
включение пейджинга при отключении защиты
обращение к таблице дескрипторов прерывания после прерывания или исключения, которое не является прерыванием, ловушкой или шлюзом задачи
Наследие SSE: Операнд памяти не выровнен по 16 байтам.

дальнейшее чтение

Руководство разработчика программного обеспечения для архитектуры Intel–Том 3: Системное программирование

[1] «Устранение неисправности« Неустранимой ошибки приложения »в DrWatson». Поддерживать. Microsoft. 27 февраля 2014 г.

[1]