2017-2018-1 20155329 《信息安全系统设计基础》第14周学习总结
2017-2018-1 20155329 《信息安全系统设计基础》第14周学习总结
学习目标
找出全书你认为学得最差的一章，深入重新学习一下，要求（期末占5分）：
总结新的收获
给你的结对学习搭档讲解或请教，并获取反馈
第三章程序的机器级表示
数据格式
由于是从16位体系结构扩展成32位，intel用术语字（word）表示16位数据类型，因此32位为双字（double words），64位数为4字（quad words）。
以下是比较容易模糊的数据类型大小：
32位机上：float 4 long int 4 double 8 longlong 8 char* 4 unsigned long 4
64位机上：float 4 long int 8 double 8 longlong 8 char* 8 unsigned long 8
另外，GCC 用long double表示扩展精度(10字节)，出于存储器性能考虑，会被存储为12字节
访问信息
- 一个IA32 CPU包含一组8个存储32位值的寄存器，用以存整数数据和指针：eax,ecx,edx,ebx,esi,edi esp,ebp。大多数情况下前六个都用作通用寄存器，eax,ecx,edx的存储和恢复惯例不同于ebx,edi,esi（前三者为被调用者保存，后三者为调用者保存，详见3.7.3）；最后两个用于存储指针，由于在过处理中非常重要，分别指向栈帧的顶部和底部，必须保持。
操作数指示符
大多数指令有一到多个操作数，操作数有三种：
立即数：即常数值
寄存器：表示某个寄存器内容
存储器引用：根据计算出来的地址（通常称有效地址）访问某个存储器位置
因此寻址方式也有多种，如：立即数寻址、寄存器寻址、绝对寻址、间接寻址、变址寻址、伸缩化 的变址寻址……
数据传送指令
几个重要数据传送指令：mov族（之所以称这为族是因为mov指令还有很多兄弟指令如movb、movw、movsb、movzb，这是我个人对它们的称呼，便于记忆mov其他几个比较低调的兄弟）、pop、push。
另，对于mov族，movb、movw自不必做过多解释，movsb、movzb分别为符号扩展、零扩展，它们只拷贝一个字节，源操作数均为单字节，并设置目的操作数中其余的位，效果如下：
初始假设：%dh=8D %eax=98765432
1 movb %dh,%al ;%eax=9876548D
2 movsbl %dh,%eax ;%eax=FFFFFF8D（目的操作数高24位设为源字节最高位，在这里为很显然为1，所以前24位为全F）
3 movzbl %dh,%eax ;%eax=0000008D（目的操作数高24位被设为0）
对于pushl指令等价于：
subl $4,%esp
movl %ebp,(%esp) //注意这里的括号引起的差别
popl指令等价于：
movl (%esp),%eax
addl $4,%esp
/*******C代码**********/
int exchange(int *xp, int y){
int x = *xp;
*xp = y;
return x;
}
//*********汇编代码******/
//1 movl 8(%ebp),%eax Get xp
//2 movl 12(%ebp),%edx Get y
//3 movl (%eax),%ecx Get x at *xp
//4 movl %edx,(%eax) Store y at *xp
//5 movl %ecx,%eax Set x as return value
收获
- 指针其实是地址，间接引用指针就是将该指针放在一个寄存器中，然后在间接存储器引用中引用这个寄存器
- 局部变量通常保存在寄存器中，而不是存储器
过程
- 一个过程调用包括将数据（以过程参数和返回值的形式）和控制从代码的一部分传递到另一部分。另外，它还必须在进入时为过程的局部变量分配空间，并在退出时释放这些空间。
栈帧结构
- 栈帧结构指的是为单个过程分配的那部分栈。栈帧的最顶端是以两个指针定界的，寄存器%ebp作为帧指针，寄存器%esp作为栈指针。栈指针是可以移动的，所以大多数信息的访问都是相对于帧指针的 。
转移控制
call :过程调用
leave:为返回准备栈
ret:从过程调用中返回
递归过程
错题总结
家庭作业
3.59
- 这个题考察的是2.3.4和2.3.5节的一个定理：w比特长度的两个数相乘，会产生一个2w长度的数，不管这两个数是无符号数还是补码表示的有符号数，把结果截取的低w比特都是相同的。
所以我们可以用无符号数乘法指令mulq实现有符号数乘法：先把数有符号扩展致2w位，然后把这两个2w位的数相乘，截取低2w位即可。
截取就是求模运算，即 mod 2^w。
store_prod
movq %rdx, %rax #rax中保存y
cqto #将rax有符号扩展为rdx:rax，即rdx为全1
movq %rsi, %rcx #rcx中保存x
sarq $63, %rcx #rcx为为全1若x小于0，否则为0，即将x有符号扩展
#下面把这两个扩展的数当成无符号数进行运算，取低128bit。
#此时y表示为rdx:rax,x表示为rcx:rsi, 即y = rdx*2^64 + rax, x = rcx*2^64 + rsi
#x*y = rdx*rcx*2^128 + rdx*rsi*2^64 + rcx*rax*2^64 + rax*rsi
#由于我们只需要取低128位，所以对x*y进行取模操作mod 128，得到公式：rdx*rsi*2^64mod2^128 + rcx*rax*2^64mod2^128 + rax*rsi
#由于这里的寄存器都是64位的，所以对于rdx*rsi*2^64mod2^128这样的操作我们可以直接使用imulq指令，截取两个寄存器相乘的低64位，然后把他加到rax*rsi的高64位。
#下面实现公式
imulq %rax, %rcx #rcx*rax*2^64mod2^128(随后放在高64位)
imulq %rsi, %rdx #rdx*rsi*2^64mod2^128(随后放在高64位)
addq %rdx, %rcx #随后放在高64位
mulq %rsi #x*y即rax*rsi
addq %rcx, %rdx #放在高64位
movq %rax, (%rdi) #存储低64位
movq %rdx, 8(%rdi) #存储高64位
ret
