程序的机器级表示

P104，p105：

    X86，经历了一个长期的的不断发展的过程。开始时他是第一代单芯片和16位微处理器之一，由于当时集成电路技术水平十分有限，其中做了很多妥协。此后，他不断地成长，利用进步的技术满足更高性能和支持更高级的操作系统的需求。

8086（1978）

80286（1982）

i386（1985）

i486（1989）

Pentium(1993)

PentiumPro(1995)

Pentium II(1997)

Pentium III(1999)

Pentium 4(2000)

Pentium 4E(2004)

Core 2(2006)

Core i7(2008)

X86寻址方式经历三代：

1. DOS时代的平坦模式，不区分用户空间和内核空间，很不安全

2. 8086的分段模式

3. IA32的带保护模式的平坦模式

摩尔定律：

随着Intel微处理器复杂性的复杂度提高，晶体管的数量不断增长。

P106：

    ISA的定义：

计算级程序的格式和行为，定义为指令集体系结构，它定义了处理器状态指令的格式，以及每条指令对状态的影响。

一些对C语言程序员隐藏的处理器的状态是可见的：

程序计数器：

通常称为PC，指示将要执行的下一条指令在存储器的地址。

整数寄存器：

文件包含8个命名的位置，分别存储32位的值。

条件码寄存器：

保存最近执行的算术或者逻辑的状态和信息。它们用来实现控制或者数据流中的条件变化。

一组浮点寄存器：

用来存放浮点数据。

P107:

     在命令行使用-s选项，就能得到C语言编译器产生的汇编代码：

unix>gcc -01 -s code.c

如果我们使用-c命令行选项，GCC会编译并汇编该代码：

unix>gcc -01 -c code.c

gcc -S xxx.c -o xxx.s 获得汇编代码，也可以用objdump -d xxx 反汇编。

注意:

64位机器上想要得到32代码：gcc -m32 -S xxx.c MAC OS中没有objdump, 有个基本等价的命令otool Ubuntu中 gcc -S code.c （不带-O1） 产生的代码更接近教材中代码（删除"."开头的语句）

P108:

如何找到程序的字节表示：

在文件code.o上运行GNU调试工具GDB输入命令：

(gdb)  x/17xb  sum

查看目标代码文件的内容输入命令：

unix>objdump -d code.o

生成可执行的文件prog：

unix>gcc -01 -o prog code.o main.c

反汇编文件prog:

unix>objdump -d prog

进制文件可以用od 命令查看，也可以用gdb的x命令查看。

有些输出内容过多，我们可以使用 more或less命令结合管道查看，也可以使用输出重定向来查看

            od code.o | more
            od code.o > code.txtP109:  gcc -S 产生的汇编中以“.”开始的语句都删除所有是我以“.”开头的行都是知道汇编器和链接器的命令。我们通常可以忽略这些行。另一方面，没有关于这些指令的用途以及它们与源代码之间的关系的解释说明。

P110:

   了解Linux和Windows的汇编格式有点区别：ATT格式和Intel格式

GCC采用的是AT&T的汇编格式, 也叫GAS格式(Gnu ASembler GNU汇编器), 而微软采用Intel的汇编格式. 
               一 基本语法 
               语法上主要有以下几个不同. 
               1、寄存器命名原则







AT&T
Intel
说明




%eax
eax
Intel的不带百分号








2、源/目的操作数顺序








AT&T
Intel
说明




movl %eax, %ebx
mov ebx, eax
Intel的目的操作数在前,源操作数在后








3、常数/立即数的格式








AT&T
Intel
说明




movl $_value,%ebx
mov eax,_value
Intel的立即数前面不带$符号




movl $0xd00d,%ebx
mov ebx,0xd00d
规则同样适用于16进制的立即数








4、操作数长度标识








AT&T
Intel
说明




movw %ax,%bx
mov bx,ax
Intel的汇编中, 操作数的长度并不通过指令符号来标识








在AT&T的格式中, 每个操作都有一个字符后缀, 表明操作数的大小. 例如:mov指令有三种形式:


movb  传送字节


movw  传送字


movl   传送双字


因为在许多机器上, 32位数都称为长字(long word), 这是沿用以16位字为标准的时代的历史习惯造成的.
果没有指定操作数长度的话，编译器将按照目标操作数的长度来设置。比如指令“mov %ax, %bx”，由于目标操作数bx的长度为word，那么编译器将把此指令等同于“movw %ax, %bx”。同样道理，指令“mov $4, %ebx”等同于指令“movl $4, %ebx”，“push %al”等同于“pushb %al”。对于没有指定操作数长度，但编译器又无法猜测的指令，编译器将会报错，比如指令“push $4”。




5、寻址方式








AT&T
Intel




imm32(basepointer,indexpointer,indexscale)
[basepointer + indexpointer*indexscale + imm32)








两种寻址的实际结果都应该是




imm32 + basepointer + indexpointer*indexscale


P111：   表中不同数据的汇编代码后缀

 

P112：


esi edi可以用来操纵数组，esp ebp用来操纵栈帧。


对于寄存器，特别是通用寄存器中的eax,ebx,ecx,edx,要理解32位的eax,16位的ax,8位的ah,al都是独立的，我们通过下面例子说明：




    假定当前是32位x86机器，eax寄存器的值为0x8226，执行完addw $0x8266, %ax指令后eax的值是多少？
解析：0x8226+0x826=0x1044c, ax是16位寄存器，出现溢出，最高位的1会丢掉，剩下0x44c，不要以为eax是32位的不会发生溢出.

P113：  操作数指令符：       立即数：            在ATT格式的汇编代码中，立即数的书写方式$后面跟一个用标准C表示法表示的整数。任何能放进一个32位的字里的数值都可以用作立即数。       寄存器：           它表示某个寄存器的内容，对双操作数来说，可以是8个32位寄存器中的一个。           对于字操作数来说，可以是8个16位寄存器中的一个。           我们用Ea来表示任意的寄存器a，用引用R【Ea】来表示它的值       存储器：           它会根据计算出来的地址访问某个存储器的位置。

  有效地址的计算方式 Imm(Eb,Ei,s) = Imm + R[Eb] + R[Ei]*s

P114：


MOV相当于C语言的赋值”=“


注意ATT格式中的方向


 另外注意不能从内存地址直接MOV到另一个内存地址，要用寄存器中转一下。 MOV：     传送 MOVS：      传送符号扩展字节 MOVZ：      传送零扩展的字节

掌握push,pop：


（1）进栈指令push


push reg/mem/seg；sp<-sp-2,ss<-reg/mem/seg


进栈指令先使堆栈指令sp减2，然后把一个字操作数存入堆栈顶部。堆栈操作的对象只能是字操作数，进栈时底字节存放于低地址，高字节存放于高地址，sp相应向低地址移动两个字节单元。


push AX


PUSH [2000H]


PUSH CS


(2)、出栈指令pop


pop reg/seg/mem;reg/seg/mem<-ss:[sp],sp<-sp+2


出栈指令把栈顶的一个字传送至指定的目的操作数，然后堆栈指针sp加2。目的操作数应为字操作数，字从栈顶弹出时，低地址字节送低字节，高地址字节送高字节。


pop AX


POP [2000H]


POP SS堆栈可以用来临时存放数据，以便随时恢复它们。也常用于子程序见传递参数。




p115/p116: 


push ：


ax是把ax里的值压入堆栈。即当前esp－4出的值变为ax的值，ax本身的值不变。


pop ：


dx是把当esp指向的栈中的值（即之前push ax进栈的ax的值）赋给dx


并且esp＋4（dx的值改变，esp在pop之前指向的地方的值不变，还是之前ax进栈后的值，即堆栈里的那个值不会自动清零）


注意栈顶元素的地址是所有栈中元素地址中最低的。




p117: 


指针就是地址；局部变量保存在寄存器中。


C语言中所谓的“指针”其实就是地址。


间接地引用指针就是将该指针放在一个寄存器中，然后在存储器中引用中使用这个寄存器。


其次，像X这样的局部变量通常是保存在寄存器中，而不是存储器中。寄存器访问比存储器访问要快的多。




p119: 


结合表理解一下算术和逻辑运算


注意目的操作数都是什么类型：


加载有效地址：


指令leal实际上是movl指令的变形。它的指令形式是从存储器读数据到寄存器，但实际上它根本就没有引用存储器。


一元操作：


它只有一个操作数，既是源又是目的。


二元操作：


既是源又是目的。


移位：


先给出移位量，然后第二项给出的是要移位的位数。


特别注意：


1. 减法是谁减去谁


2.移位操作移位量可以是立即数或%cl中的数




p123:


条件码：


CF:进位标志


ZF：零标志


SF：符号标志


OF：溢出标志


CF：（unsigned）t < (unsiged)a  无符号溢出


ZF：  (t==0) 零


SF:   (t < 0)  负数


OF：（a <0 == b< 0）&& (t < 0 != a < 0) 有符号溢出


控制中最核心的是跳转语句：有条件跳转




p124: 


有条件跳转的条件看状态寄存器（教材上叫条件码寄存器）


注意leal不改变条件码寄存器


思考一下：CMP和SUB用在什么地方


CMP指令根据它们的两个操作数之差来设置条件码


除了只设置条件码而不更新目标寄存器之外，CMP指令与SUB指令的行为是一样的。


p125:


条件码通常不会直接读取，常用的方法有三种：


1.可以根据条件码的某个组合，将一个字节设置为0或者1


2.可以条件跳转到程序的某个其他的部分


3.可以有条件的传送数据


setl和setb：


表示”小于时设置“和”低于时设置“


SET指令根据t=a-b的结果设置条件码




p127:


正常情况下执行下，指令按照它们出现的顺序一条一条的执行。


跳转指令会导致执行切换到程序中的一个全新的位置。


这些跳转的目的通常用一个标号指明。


p128：


（实现if,switch,while,for），


无条件跳转jmp(实现goto)




p130/p131:


if-else 的汇编结构：


t=test-expr;


if(!t)


goto false;


then-statement


goto done;


false:


else-statement


done:


汇编器为then-statement和else-statement产生各自的代码块。


它会插入条件和无条件分支，以保证执行正确的代码块。




p132/p133: 


do-while：


loop:


body-statement


t=test-expr;


if(t)


goto loop;


也就是说，每次循环，程序会执行循环体里的语句，然后执行测试表达式。


如果测试为真，则回去再执行一个循环。




p134/p135:


while：


if(!test-expr)


goto done;


do


body-statement


while (test-expr);


done:


接下来，翻译成goto代码：


t=test-expr;


if(!t)


goto done;


loop:


body-statement


t=test-expr;


if(t)


goto loop;


done:




p137/p138:


for:


init-expr;


if(!test-expr)


goto done;


do{


body-statement


update-expr;


}while(test-expr);


done:




p144/p145: 


switch:






p149: 


IA32通过栈来实现过程调用。掌握栈帧结构，注意函数参数的压栈顺序.




p150/p151：


        转移控制：


call 指令有一个指令目标，即指明呗调用过程起始的指令地址。同跳转一样，调用可以是直接的，也可以是间接的。


call指令的效果是将返回的地址入栈，并跳转到被调用过程的起始处


call/ret; 函数返回值存在%eax中




p174:


bt/frame/up/down :关于栈帧的gdb命令


 


 


				


				
时间： 2024-10-05 07:56:38 

		


		


	

	
	

		


		
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