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CONTENTS
xvi Vol. 3A
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CHAPTER 16
DEBUGGING, PROFILING BRANCHES AND TIME-STAMP COUNTER
16.1 OVERVIEW OF DEBUG SUPPORT FACILITIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-1
16.2 DEBUG REGISTERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-2
16.2.1 Debug Address Registers (DR0-DR3). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-4
16.2.2 Debug Registers DR4 and DR5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-4
16.2.3 Debug Status Register (DR6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-4
16.2.4 Debug Control Register (DR7). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-5
16.2.5 Breakpoint Field Recognition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-6
16.2.6 Debug Registers and Intel
®
64 Processors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-8
16.3 DEBUG EXCEPTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-9
16.3.1 Debug Exception (#DB)—Interrupt Vector 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-9
16.3.1.1 Instruction-Breakpoint Exception Condition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-10
16.3.1.2 Data Memory and I/O Breakpoint Exception Conditions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-12
16.3.1.3 General-Detect Exception Condition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-12
16.3.1.4 Single-Step Exception Condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-12
16.3.1.5 Task-Switch Exception Condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-13
16.3.2 Breakpoint Exception (#BP)—Interrupt Vector 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-13
16.4 LAST BRANCH, INTERRUPT, AND EXCEPTION RECORDING OVERVIEW. . . . . . . . . . . . . . 16-14
16.4.1 IA32_DEBUGCTL MSR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-14
16.4.2 Monitoring Branches, Exceptions, and Interrupts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-16
16.4.3 Single-Stepping on Branches, Exceptions, and Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-16
16.4.4 Branch Trace Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-17
16.4.5 Branch Trace Store (BTS). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-17
16.4.6 CPL-Qualified Branch Trace Mechanism. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-18
16.4.7 Freezing LBR and Performance Counters on PMI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-18
16.4.8 LBR Stack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-19
16.4.8.1 LBR Stack and Intel
®
64 Processors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-20
16.4.8.2 LBR Stack and IA-32 Processors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-20
16.4.8.3 Last Exception Records and Intel 64 Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-21
16.4.9 BTS and DS Save Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-21
16.4.9.1 DS Save Area and IA-32e Mode Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-25
16.4.9.2 Setting Up the DS Save Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-28
16.4.9.3 Setting Up the BTS Buffer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-29
16.4.9.4 Setting Up CPL-Qualified BTS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-30
16.4.9.5 Writing the DS Interrupt Service Routine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-31
16.5 LAST BRANCH, INTERRUPT, AND EXCEPTION RECORDING (INTEL
®
CORE
™
2 DUO AND
INTEL
®
ATOM
™
PROCESSOR FAMILY). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-32
16.5.1 LBR Stack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-33
16.6 LAST BRANCH, INTERRUPT, AND EXCEPTION RECORDING (INTEL
®
CORE
™
I7 PROCESSOR
FAMILY) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-33
16.6.1 LBR Stack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-34
16.6.2 Filtering of Last Branch Records . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-35
16.7 LAST BRANCH, INTERRUPT, AND EXCEPTION RECORDING (PROCESSORS BASED ON INTEL
NETBURST
®
MICROARCHITECTURE). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-36
16.7.1 MSR_DEBUGCTLA MSR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-37
16.7.2 LBR Stack for Processors Based on Intel NetBurst Microarchitecture . . . . . . . . . . . .16-38
16.7.3 Last Exception Records . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-40
16.8 LAST BRANCH, INTERRUPT, AND EXCEPTION RECORDING (INTEL
®
CORE
™
SOLO AND
INTEL
®
CORE
™
DUO PROCESSORS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-41