Halt and Catch Fire (вычисления) - Halt and Catch Fire (computing)

В компьютерной инженерии Остановиться и загореться, известный монтажная мнемоника HCF, является идиома ссылаясь на компьютер Машинный код инструкция что вызывает центральное процессорное устройство (ЦП), чтобы прекратить значимую работу, обычно требующую перезагрузки компьютера. Первоначально он относился к фиктивной инструкции в IBM System / 360 компьютеры (представленные в 1964 году), подшучивая над его многочисленной неочевидной мнемоникой инструкций.

С появлением MC6800 (введен в 1974 г.), программисты обнаружили ошибку в конструкции. Из-за неполный код операции декодирование, два незаконные коды операций, 0x9D и 0xDD, вызовет счетчик команд на процессоре бесконечно увеличивать, что блокирует процессор до сброса. Эти коды получили неофициальное название HCF. В процессе разработки MC6802 инженеры изначально планировали удалить эту инструкцию, но оставили ее как есть для целей тестирования. В результате HCF был официально признан настоящей инструкцией.[1][2] Позже HCF стал юмористическим обобщающим термином для инструкций, которые могут заморозить процессор, включая преднамеренные инструкции для целей тестирования и непреднамеренные незаконные инструкции. Некоторые из них считаются аппаратными дефектами, и если система разделяется, злоумышленник может запустить его, чтобы запустить атака отказа в обслуживании.

В случае реальных инструкций это выражение подразумевает, что в большинстве случаев, когда ЦП выполняет непреднамеренную инструкцию (ошибка в коде), компьютер все еще может восстановить, в случае инструкции HCF по определению система не может восстановиться без перезапуска.

Выражение «загореться» - это шутливое преувеличение скорости, с которой микросхема ЦП будет переключать некоторые схемы шины, вызывая их перегрев и возгорание.[3]

Этимология

Апокрифический истории связывают этот термин с недопустимый код операции в IBM System / 360. Процессор, получив команду, начинал переключать автобусные линии очень быстро, что может привести к перегреву.[4][5]

Мнемоника языка ассемблера

В компьютере язык ассемблера используются мнемоники, которые прямо эквивалентны Машинный код инструкции. Мнемоника часто состоит из трех букв, таких как ADD, CMP (для сравнения двух чисел) и JMP (переход в другое место в программе). Инструкция HCF изначально была вымышленной инструкцией на ассемблере, которая, как сообщается, разрабатывалась в IBM для использования в их Система / 360 компьютеры, наряду со многими другими забавными трехбуквенные акронимы такие как XPR (Execute Programmer) и CAI (поврежденная учетная информация),[6] и аналогичные другие мнемонические элементы шуток, такие как "SDI" для "Самоуничтожение немедленно"[6] и «CRN» для преобразования в римские цифры.[7] Список таких мнемоник, включая HCF, отображается как "чрезмерно расширенная мнемоника" в апрельском 1980 г. Творческие вычисления обратная сторона вопроса пародии.[8]

В IBM System / 360 уже включены многочисленные неочевидные мнемоники, такие как ZAP (Zero and Add Packed), EDMK (EDit и MarK), TRT (TRanslate и Test) и Read Backward (команда канала ввода-вывода),[9] и программисты начали создавать такие же загадочные, но вымышленные инструкции в юмористическом ключе.[10][11]

В 1990 году USENET В ходе обсуждения утверждалось, что HCF возник до 1977 года.[12][13]

В Рик Кук научно-фантастический / фантастический роман, Скомпилированное волшебство, о программистах, перемещенных во вселенную, где можно было запрограммировать магию, один из них называет эту команду HMCF, что означает «Стой, растопи и загорелся».

В ТИС-100, видеоигра-головоломка, созданная Zachtronics Industries, есть скрытый код операции HCF, который перезапускает всю игру.

В современных процессорах

Разработчики ЦП иногда включают одну или несколько недокументированных инструкций машинного кода для целей тестирования, таких как инструкция IBM System / 360 DIAGnose.[9] Эти инструкции не предназначены для выполнения во время нормальной работы ЦП; когда они фактически выполняются программой во время нормальной работы, они могут иметь необычные побочные эффекты.[нужна цитата ] Команда и мнемоника «Остановись и загорелись» (HCF) иногда используются пользователями, которые обнаруживают в этих инструкциях юмористический способ выразить то, что непреднамеренное выполнение такой инструкции приводит к тому, что система не может выполнять свои обычные функции.[нужна цитата ]

Motorola 6800

В Motorola 6800 микропроцессор был первым, благодаря которому недокументированная сборочная мнемоника HCF стала широко известной. Коды операций (коды операций - части инструкций машинного языка, которые определяют операцию, которая должна быть выполнена) - шестнадцатеричные 9D и DD, о которых сообщалось и давалось неофициальное[14] мнемонический HCF в статье, написанной Джерри Уилером в декабрьском выпуске 1977 г. БАЙТ журнал о недокументированных кодах операций.[14] Уиллер отметил, что Motorola сообщила 197 действующих кодов операций для процессора M6800, и таким образом сделал вывод, что при 256 возможных 8-битных комбинациях должно быть 59 «недопустимых инструкций». Далее он описывает HCF как «большой сюрприз» и говорит о части прозвища Catch Fire: «Ну, почти»:

Когда эта инструкция выполняется, единственный способ увидеть, что она делает, - это осциллограф. С точки зрения пользователя, машина останавливается и игнорирует большинство попыток ее перезапуска. Лица с индикаторными лампами на адресная шина увидит, что процессор начинает последовательно и очень быстро читать всю память. Фактически адресная шина превращается в 16-битный счетчик. Однако процессор не замечает, что он читает ... он просто читает.[14]

Процесс рассматривается Дэвидом Агансом, таким образом:

В старые времена микропроцессора Motorola 6800 код инструкции DD заставлял процессор переходить в бесконечный цикл, считывая из каждого адреса памяти по порядку. (Другие инженеры называли это инструкцией «Остановись и загорелся» [HCF], но мы запомнили код, назвав его инструкцией «Drop Dead».) Режим Drop Dead отлично подходит для определения времени аппаратного обеспечения и решения логических проблем с помощью объем; все линии адреса и часов были хорошими, вращались прямоугольными волнами.[15]

То есть любой код операции заставлял процессор вводить Режим, непрерывно выполняющий объем памяти читать циклы из последовательных адреса без промежуточных выборок инструкций. Следовательно адресная шина фактически стал счетчик, позволяя быстро проверить работу всех адресных строк. Как только процессор перешел в этот режим, он не реагировал на прерывает, поэтому нормальную работу можно было восстановить только путем сброса (отсюда и прозвища «Drop Dead» и «Halt and Catch Fire»). Таким образом, эти ссылки относились к зависанию процессора в этом состоянии, а не к какой-либо форме неустойчивого поведения.[нужна цитата ]

Мнемоническая функция HCF считается первой встроенной функцией самотестирования микропроцессора Motorola.[2]

Intel x86

Смотрите также: HLT (инструкция x86) и Ошибка Pentium F00F

Intel 8086 и последующие процессоры серии x86 имели HLT (остановка) инструкция, код операции F4, которая останавливает выполнение инструкции и переводит процессор в состояние HALT. Разрешенное прерывание, исключение отладки, сигнал BINIT, сигнал INIT или сигнал RESET возобновили выполнение, что означало, что процессор всегда можно было перезапустить.[16] Некоторые из ранних микросхем Intel DX4 имели проблемы с инструкцией HLT и не могли быть перезапущены после использования этой инструкции, что отключило компьютер и превратило HLT в инструкцию HCF. Ядро Linux добавило параметр «no-hlt», указывающий Linux на выполнение бесконечного цикла вместо использования HLT, что позволило пользователям этих сломанных микросхем использовать Linux.[17]

80286 имеет недокументированный код операции 0F 04, вызывающий зависание процессора при выполнении. Единственный выход - перезагрузка процессора.[нужна цитата ][18]В некоторых реализациях код операции эмулировался через BIOS как остановка последовательность.[19]

Многие компьютеры в линейке Intel Pentium могли быть заблокированы при выполнении недопустимой инструкции (F00F C7C8), что привело к зависанию компьютера. Это стало известно как Ошибка Pentium F00F. Ни один компилятор не будет создавать инструкцию, но злонамеренный программист может вставить ее в код, чтобы вывести пораженный компьютер из строя, пока машина не будет отключена. включенный в цикл. С момента его открытия были разработаны обходные пути, чтобы предотвратить блокировку компьютера, и ошибка была устранена в последующих процессорах Intel.[20][21]

В течение Черная шляпа США 2017, Кристофер Домас показал, что нашел новую пока неизвестную инструкцию «Стой и гори».[22][23] на конкретной модели процессора x86 с использованием собственного процессора x86 фаззер называется песочницей.[24] По состоянию на декабрь 2017 г., затронутая инструкция, процессор и производитель еще не раскрыты из-за ответственных инструкций по раскрытию информации.[нужна цитата ]

Другие процессоры

В Технология MOS 6502 имеет 12 неверных инструкций, которые приведут к зависанию процессора.[25][26]

На Зилог Z80 выполнение DI (отключение прерываний) с последующим HALT (ожидание прерывания) приводит к тому, что ЦП остается замороженным на неопределенный срок, ожидая прерывания, которое не может произойти. Аналогичный процессор найден в Геймбой, LR35902, содержал частичное исправление, позволяющее ему восстанавливаться после одного HALT, но он зависал с тремя последовательными HALT с отключенными прерываниями.[27] Сам LR35902 содержит не менее 11 кодов операций, которые полностью блокируют ЦП при выполнении.[28]

Z80 также поддерживает немаскируемые прерывания.[29][30] Сигнал / NMI находится на выводе 17 оригинального 40-выводного DIP-корпуса.[31][32] Поскольку немаскируемое прерывание восстанавливает контроль над ЦП даже после выполнения последовательности команд DI / HALT, эта пара не представляет собой истинный HCF. Это приведет к состоянию HCF только в том случае, если вывод / NMI подключен непосредственно к шине + 5 В, что делает генерацию этого сигнала невозможной, или если подпрограмма прерывания, обслуживающая / NMI, заканчивается возвратом, помещая его обратно в Состояние HALT.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ http://bytecollector.com/archive/digital_group/documentation/hardware/dg_systems/system_cards/6800_cpu_card/6800_Instruction_Set.PDF Набор инструкций MC6800
  2. ^ а б Дэниелс, Р. Гэри; Брюс, Уильям (апрель 1985 г.). «Тенденции встроенного самотестирования микропроцессоров Motorola». Дизайн и тестирование IEEE. 2 (2): 64–71. Дои:10.1109 / MDT.1985.294865. Чтобы добавить оскорбления к травме, мы обнаружили, что у нас есть незаконный HACOF, инструкция, которую наши клиенты нашли на MC6800. Это был неиспользованный код операции - недопустимая инструкция. При непреднамеренном выполнении счетчик программы будет увеличиваться до бесконечности. Проблема, которая была вызвана неполным декодированием кода операции, была неприятной, потому что сброс был единственным средством завершения инструкции. ... В процессе проектирования мы придумали, как убрать инструкцию HACOF. Примерно в то время инженеры по продукту пришли к нам с идеей. Они сказали: «Знаешь, чего мы действительно хотим? Какой-то способ быстро проверить оперативную память. Если бы мы могли каким-то образом указать программному счетчику на первый адрес ОЗУ, а затем просто увеличивать объем ОЗУ, мы могли бы протестировать его намного быстрее ». Поскольку «инструкция» HACOF сделала именно это - а мы действительно не хотели вкладывать усилия, необходимые для ее удаления, - мы ответили: «У нас есть для вас сделка!» Таким образом, HACOF стал первой встроенной функцией самотестирования микропроцессора Motorola.
  3. ^ Запись в файле жаргона для мнемоники сборки HCF
  4. ^ Клементс, Алан (28 октября 2006 г.). Внедрение этики в компьютерную архитектуру. Конференция ASEE / IEEE Frontiers in Education (36-е изд.). п. 4. Получено 2 марта 2018.
  5. ^ Колер, Эдди (4 апреля 2005 г.). «CS111 - Лекция 1» (PDF). п. 2. Получено 2 марта 2018.
  6. ^ а б Данлэп, Брайан. «Предлагаемый набор инструкций». Физический факультет Государственного университета Огайо. Архивировано из оригинал 8 сентября 2017 г.. Получено 20 июн 2016.
  7. ^ Коды удаленных операций, Вернер Чирсовиус, архив из оригинал 5 марта 2016 г., получено 28 мая 2015
  8. ^ "Растянутая мнемоника", Творческие вычисления, 6 (4): 17 (шестнадцатеричный) (оборотная сторона), апрель 1980 г., получено 12 марта 2017
  9. ^ а б Принципы работы IBM System / 360 (PDF), IBM, получено 2 июля 2014
  10. ^ "Шутки Кевина Корба: коды операций ассемблера, которые должны существовать". Получено 13 декабря 2016.
  11. ^ «Забытые команды на языке ассемблера». Получено 13 декабря 2016.
  12. ^ «Тема: Инструкция HCF: из Принципов работы», Архивировано на textfiles.com
  13. ^ "апокрифическая мнемоника кода операции, длинная" , 23 апреля 1990 г., alt.folklore.comкомпьютеры, (через группы Google)
  14. ^ а б c Уиллер, Джерри (декабрь 1977 г.). "Недокументированные инструкции M6800". БАЙТ. Vol. 2 шт. 12. С. 46–47. Мнемоника, конечно, назначена мной.
  15. ^ Аганс, Дэвид Дж. (2002). Отладка: 9 обязательных правил для поиска даже самых неуловимых программных и аппаратных проблем. Нью-Йорк: Американская ассоциация менеджмента. п. 77. ISBN  9780814426784. OCLC  52043345.
  16. ^ "Ссылка на набор команд x86: HLT". Получено 2 июля 2014.
  17. ^ Гортмейкер, Пол (21 марта 2003 г.). "Подсказка загрузки Linux - Как сделать" (PDF). Проект документации Linux. Получено 2 июля 2014.
  18. ^ "Re: Недокументированные коды операций (HINT_NOP)". Архивировано из оригинал 6 ноября 2004 г.. Получено 7 ноября 2010.
  19. ^ "Re: Также некоторые недокументированные коды операций 0Fh". Архивировано из оригинал 26 июня 2003 г.. Получено 7 ноября 2010.
  20. ^ Коллинз, Роберт Р. (1 мая 1998 г.). «Ошибка Pentium F00F: обходные пути для серьезной проблемы». Журнал доктора Добба.
  21. ^ Обновление спецификации процессора Pentium (PDF). Корпорация Intel. Январь 1999. С. 51–52. номер для заказа 242480-041. Получено 2 ноября 2006.
  22. ^ "Взлом x86 ISA (PDF)" (PDF). Кристофер Домас. Получено 9 декабря 2017.
  23. ^ "Взлом x86 ISA (видео)". Кристофер Домас. Получено 9 декабря 2017.
  24. ^ "Sandsifter: фаззер процессора x86". Кристофер Домас. Получено 9 декабря 2017.
  25. ^ Стейл, Майкл. "Как на самом деле работают незаконные коды операций MOS 6502". pagetable.com.
  26. ^ Оффенга, Фредди. «6502 Недокументированные коды операций». НесДев.
  27. ^ "Руководство по процессору GameBoy" (PDF).
  28. ^ "Набор команд процессора Game Boy (LR35902)".
  29. ^ «Механизм прерывания - Развитие - SMS Power!».
  30. ^ Фламменкамп, Ахим. «Поведение процессора Z80 при прерывании».
  31. ^ «Распиновка - семейство Z80».
  32. ^ Вис, Питер Дж. "Распиновка Zilog Z80".

внешние ссылки