2019-2020-1 20199320《Linux内核原理与分析》第二周作业
第一章 计算机工作原理
一、 根据实验研究计算机是如何工作的？
第一步：建立一个main.c文件，使用vi编辑器，把C程序输入到main.c，输入时要按“shift”+“i”，意为插入，输入完成，先按“Esc”退出插入功能，再按“shift”+“wq!”保存并退出，可以用
cat main.c
实现对文件内容的查看。实验截图如下：
第二步：使用gcc命令对.c文件进行编译处理，自动生成a.out文件，使用“./”命令执行文件内容，再使用“echo”查看结果，实验代码如下：
第三步：确认实验结果无误后，输入
gcc -S -o main.s main.c -m32
编译成32位汇编程序，以便于后续分析。
第四步：打开main.s文件，把前面是“.”的代码行删去，结合教材和云班课视频对汇编代码进行分析，充分体会计算机的工作原理，查看的main.s文件内容如下:
第五步：分析每行语句寄存器发生的变化，进而体会计算机工作原理机制。具体分析如下（为了让栈以及各寄存器的变化看起来更直观，我用画图的方法表示，前面标号表示代码所在行号）：
二、本章学习中遇到的问题及解决方法
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问题一：学习到教材P8有关寻址指令的解释时，对其中提到的数据、数值、数的概念搞不清楚，不知道寄存器存的到底是地址还是数？
解决方法：后通过网上搜资料，明白了寄存器有的存地址，有的存数。那么，问题又来了。
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问题二：间接寻址那提到“%ebx寄存器存的值是一个内存地址”，万一这个寄存器存的正好是一个数怎么实现间接寻址？变址寻址那提到“把这个ebx寄存器存储的数值加4”，万一正好存的是一个地址呢？
解决方法：带着疑惑听了云班课中1-2的视频，豁然开朗，此处说到的数值是一个十六进制数，其实就是一个指向内存的地址，上面的疑问也就都明白了。
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问题三：变址寻址movl 8(%ebp), %eax中ebp寄存器存放的数值有没有变化？
解决方法：经网上搜索，ebp寄存器存放的数值没有变化。
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问题四：教材P12中如图的汇编代码中“pushl %esp”esp既作为操作数又被push指令使用是怎么操作的？以及最后两句的栈和寄存器是怎么变化的？
解决方法：书上有些看不懂，后看了云班课的视频，明白了变化过程，具体分析如下：
第1句：将8立即数压栈，此时esp指针指向地址单元1（这里假设内存单元从0增加），ebp仍指向栈底；
第2句：esp的内容放到ebp中，即ebp也指向单元1；
第3句：esp的内容压栈，故esp1压栈，esp指向的单元2；
第4 句：立即数8压栈，此时esp指向esp3；
第5 句：esp存放地址加4，即返回到上一个存储单元，此时，esp指向esp2；
第6句：将esp指向的数值放到esp，这里，esp指向的数值是esp1，该命令使得esp指向esp1，后又需要数值加4，故最后，esp指向单元0，即栈顶，ebp仍指向单元1。
三、本章知识总结
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冯·诺依曼体系结构的要点：
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计算机硬件由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本组件构成；
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计算机内部采用二进制来表示指令和数据；
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将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作，这就是存储程序的基本含义。
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中央处理器（CPU）由运算器、控制器和一些特殊寄存器组成，与内存和I/O设备进行交互，它们之间通过总线连接，内存中存放指令和数据，CPU负责解释和执行这些指令，这也是计算机可以自动化执行程序的原理。
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几个经常用到的寄存器：
AX ( Accumulator ) ：累加寄存器
BP ( Base Pointer ) ：基指针寄存器，指向栈底，此处指相对栈底
SP ( Stack Pointer ) ：堆栈指针寄存器，指向栈顶
IP ( Instruction Pointer ) ：指令指针寄存器，除特殊指令外，该指针自动指向下一条指令的地址
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五种寻址方式
寄存器寻址，如：movl %eax, %edx
立即寻址，如：movl $8, %edx 以上两种和内存没有关系
直接寻址，如：movl 0x12, %edx
间接寻址，如：movl ( %ebx ), %edx
变址寻址，如：movl 4( %ebx ), %edx
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六种常用汇编指令
- push 压栈，pushl %eax相当于
subl $4, %esp movl %eax, (%esp)- pop 出栈，popl %eax 相当于
movl (%esp), %eax addl $4, %esp- call 函数调用，call 0x1234 相当于
pushl %eip (*) movl $0x1234, %eip (*)- ret 函数返回，相当于
popl %eip (*)- leave 撤销函数堆栈，相当于
movl %ebp, %esp popl %ebp- enter 建立函数堆栈，相当于
pushl %ebp movl %esp,%ebp
