Ubuntu x86-64汇编(1)
x86-64 Assembly Language Programming with Ubuntu 的读书记录
x86计算机体系架构
架构总览
CPU, RAM, 存储, 输入输出设备等, 数据的尺寸(byte 8bit, word 16bit, double-word 32bit, quadword 64bit, double-quadword 128bit)
CPU寄存器
64bit寄存器: rax, rbx, rcx, rdx; rsi, rdi, rbp, rsp; r8, r9, r10, r11, r12, r13, r14, r15;
RSP: stack pointer register, 指向当前栈顶地址
RBP: base pointer register, 当调用函数时指向基础地址
RIP: instruction pointer register, 指向下一个要执行的指令的地址
rFlags
CF, carry, 前一个操作结果是否带进位
PF, parity, 最后一个字节是否带有偶数个1
AF, adjust, 用于二进制编码的十进制运算
ZF, zero, 前一个操作结果是否为0
SF, sign, 前一个操作在msb(most significant bit)位是否为1, 及符号位是否为1
DF, direction, 在某些字符串操作时指定方向
OF, overflow, 前一个操作结果是否溢出
XMMs: 用于支持浮点运算和SIMD(single instruction multiple data)指令, 以及SSE(Streaming SIMD Extension), SIMD指令允许同时对多条数据执行同一个指令, 在某些场景可以有效提升性能.
Cache 缓存和内存
CPU片内缓存分一级和二级(新出的CPU还有三级缓存), 一级缓存与每个内核绑定, 二级缓存是多核共用.
内存使用小端格式(Little-endian), 即LSB(Least Significant Byte)存储在低地址, 而MSB(Most Significant Byte)存储在高地址位.
内存布局: 堆(heap)从低地址往高地址增长, 栈(stack)从高地址往低地址增长
各级存储的访问速度
寄存器 1ns级别, 和CPU同步
片内缓存 10ns级别
内存 100ns级别
SSD硬盘 0.05ms级别, 比内存的访问时间大500倍
HDD硬盘 5ms级别, 比内存的访问时间大5w倍, 比SSD的大100倍
数据类型的展示
整数
byte, word, double-word, quadword, double-quadword,
unsigned, signed
带符号数的负数的计算: 先算出其正数的二进制数, 然后对各位取反, 然后加1
例如计算-9的二进制数, 先得到9的二进制数0000 1001 取反得到 1111 0110, 加1得到最终结果 1111 0111, 对应的hex值为 F7
带符号和不带符号数的加减: 计算方式完全相同, 结果自动适应带符号或不带符号
浮点数
参考另一篇文章
字符
American Standard Code for InformationInterchange (ASCII), Unicode
字符串的表示, 最后一个字符使用NULL
汇编程序格式
一般包含三部分: Data 用于声明和变量赋值, BSS用于声明变量但是不赋值, 以及代码部分
注释, 使用分号";"
数字值: 可以使用十进制, 十六进制或八进制赋值, 默认为十进制, 十六进制前面加0x, 八进制后面加q
声明常量
使用 <name> equ <value> 的格式
变量声明和赋值部分 section .data
格式为 <variableName> <dataType> <initialiValue>
变量声明部分 section .bss
格式为 <variableName> <resType> <count>
其中, resType可以为 resb (8bit变量), resw (16bit变量), resd (32bit变量), resq (64bit变量), resdq (128bit变量)
代码部分 section .text
使用标准的程序连接器, 则必须包含声明
global _start
_start:
代码例子
; Simple example demonstrating basic program ; format and layout. ; ************************************************ ; Some basic data declarations section .data ; Define constants EXIT_SUCCESS equ 0 ; successful operation SYS_exit equ 60 ; call code for terminate ; Byte (8bit) variable declarations bVar1 db 17 bVar2 db 9 bResult db 0 ; Word (16bit) variable declarations wVar1 dw 17000 wVar2 dw 9000 wResult dw 0 ; Doubleword (32bit) variable declarations dVar1 dd 17000000 dVar2 dd 9000000 dResult dd 0 ; Quadword (64bit) variable declarations qVar1 dq 170000000 qVar2 dq 90000000 qResult dq 0 ; ************************************************************* ; Code Section section .text global _start _start: ; Performs a series of very basic addition operations ; to demonstrate basic program format. ; Byte example ; bResult = bVar1 + bVar2 mov al, byte [bVar1] add al, byte [bVar2] mov byte [bResult], al ; Word example ; wResult = wVar1 + wVar2 mov ax, word [wVar1] add ax, word [wVar2] mov word [wResult], ax ; Doubleword example ; dResult = dVar1 + dVar2 mov eax, dword [dVar1] add eax, dword [dVar2] mov dword [dResult], eax ; Quadword example ; qResult = qVar1 + qVar2 mov rax, qword [qVar1] add rax, qword [qVar2] mov qword [qResult], rax ; ************************************************************ ; Done, terminate program. last: mov rax, SYS_exit ; Call code for exit mov rdi, EXIT_SUCCESS ; Exit program with success syscall
.
