Linux内核分析——第一周学习笔记

20135313吴子怡.北京电子科技学院

chapter 1 知识点梳理

第一节 存储程序计算机工作模型

1.冯诺依曼体系结构：即具有存储程序的计算机体系结构。目前大多数拥有计算和存储功能的设备（智能手机、平板、计算机等）其核心构造均为冯诺依曼体系结构

a.从硬件来看：CPU与内存通过主线连接，CPU上的IP（可能是16、32、64位）总指向内存的某一块区域；IP指向的CS（代码段）也在内存中；CPU总是执行IP指向的指令。

b.从软件来看：API（应用程序编程接口，与编程人员）与ABI（程序与CPU的借口界面） 是两个比较重要的软件接口

 

2、CPU可以抽象成一个for循环，总是从内存中执行下一条指令。

内存：保存指令数据
CPU：解释执行指令、数据

 

内存与CPU通过总线连接。

3.其他

API：应用程序编程接口
ABI：二进制（指令编码）接口

4.例子

例如：32位计算机X86，EIP指向内存的某条指令
1、自动加到下一条指令，数值加一
2、可被其他指令修改，如CALL，RET,JMP等。

第二节 X86汇编基础

一、X86 CPU的寄存器

16位寄存器：AX,BX,CX,DX,BP,SI,DI,SP等

32位寄存器：EAX累加寄存器,EBX基址寄存器,ECX技术寄存器等 前面加上E的均为32位寄存器。

二、mov指令及几种内存寻址方式

1、movl

a.寄存器寻址%eax，%edx

即操作寄存器，与内存无关，相当于eax=edx

b.立即寻址$0x123，%edx

123这个16进制数值放进寄存器edx中（$表示立即数）

c.直接寻址0x123，%edx

123这个地址指向寄存器edx（没有$表示地址）

c.间接寻址（%ebx），%edx

（%ebx）表示ebx这个寄存器存的值为内存地址

d.变值寻址4（%ebx），%edx

在间接寻址的基础上加上4

2、movb:8 bit;movw:16 bit

三、其他指令：push、pop、call、ret

1、pushl %eax

把eax压栈到堆栈栈底
即首先把esp减4
esp表示堆栈栈顶
ebp表示堆栈基址

2、popl %eax

把eax从堆栈栈顶取32位，放在寄存器eax中
即首先把栈顶esp的数值放在eax中，再把栈顶加4

3、call 0x12345

调用该地址
即将当前的eip（当前CPU执行命令的指针）压栈，赋给eip一个新值（CPU下一条执行的指令）

4、ret

即将call时保存的eip还原到eip寄存器，return call之前的那条指令
eip（*）这个*指程序员不能直接修改eip

chapter 2 小练习

堆栈变化如下：

chapter 3 将C代码编译成汇编代码

实验：通过汇编一个简单的C程序，分析汇编代码理解计算机是如何工作的

我修改完毕的实验代码如下：

编译：

 

由于后来转在Ubuntu虚拟机上操作，将所得的汇编代码显示出来如下：

去掉用于关联的代码得到纯汇编代码：

 堆栈变化情况演示如下图：

过程完毕。

chapter 4 总结

对“计算机是如何工作的”理解

1、计算机是依据冯诺依曼体存储结构，依据其核心思想——存储程序计算机工作模型，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作。 

2、计算机的工作过程其实集中在了CPU和为其传输数据的地址总线上。计算机执行的最底层的操作其实就是N种指令而已。

3、CPU可以抽象成一个for循环，总是从内存中执行下一条指令。内存负责保存指令数据，CPU负责解释执行指令、数据。内存与CPU通过总线连接。

4、CPU中一个关键寄存器IP总是指向内存中某块区域。计算机在工作时会先从内存中取出一条IP指向的指令给CPU执行，按指令的要求从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作，然后再把结果送到内存中去。

chapter 5 附录

作者：吴子怡.北京电子科技学院

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