计算机底层，二进制到汇编学习

计算机底层，二进制到汇编学习

语言

1.1什么是极其语言？

• 最早的计语言算机只用0和1表示；

• 本质还是进行加、减、乘、除；

这些复杂的机器语言能简化吗？这时候就有了助记符！ INC（加）、DEC（减）、MUL（乘）、DIV（除）。

 

进制

1. 什么是进制？

   • 进制就是逢几进1；

如：

1进制：结绳记事 1 1

2进制：逢2进一 0 1 10 11...

8进制：只存在0 - 7

16进制：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f

 

你真的了解进制吗？一个问题：1 + 1 = 3吗？

 

进制是人创造出来的一组符号罢了，如果可以，我们自己也能创作自己想要的进制

密解密：

我们通过自己定义的一组进制按照规则进行加密解密。

 

进制的计算

# 八进制计算下面的结果：
2 + 3 = 5
2 * 3 = 6
3 + 4 = 7
3 * 4 = 14
# 运算的本质是查数
0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 22 23 24 25 ...
​
# 再次用八进制进行计算
234 + 543 = ?
345 * 123 = ?

 

八进制乘法表

1 * 1 = 1
1 * 2 = 2	2 * 2 = 4
1 * 3 = 3	2 * 3 = 6	3 * 3 = 11
1 * 4 = 4	2 * 4 = 10	3 * 4 = 14	4 * 4 = 20
1 * 5 = 5	2 * 5 = 12	3 * 5 = 17	4 * 5 = 24	5 * 5 = 31
1 * 6 = 6	2 * 6 = 14	3 * 6 = 22	4 * 6 = 30	5 * 6 = 36	6 * 6 = 44
1 * 7 = 7	2 * 7 = 16	3 * 7 = 25	4 * 7 = 34	5 * 7 = 43	6 * 7 = 52	7 * 7 = 61

八进制加法表

1 + 1 = 2
1 + 2 = 3	2 + 2 = 4
1 + 3 = 4	2 + 3 = 5	3 + 3 = 6
1 + 4 = 5	2 + 4 = 6	3 + 4 = 7	4 + 4 = 10
1 + 5 = 6	2 + 5 = 7	3 + 5 = 10	4 + 5 = 11	5 + 5 = 12
1 + 6 = 7	2 + 6 = 10	3 + 6 = 11	4 + 6 = 12	5 + 6 = 13	6 + 6 = 14
1 + 7 = 10	2 + 7 = 11	3 + 7 = 12	4 + 7 = 13	5 + 7 = 14	6 + 7 = 15	7 + 7 = 16

    234
  + 543
 ---------
    777
    
     345
 *   123
 -----------
    1257
    712
   345
 -----------
   45077

 

二进制（计算机使用二进制 0 1）

1. 什么是量子计算机？

   • 可以实现量子计算的计算机

   • 传统的计算机：集成电路（0 和 1）

   • 量子计算机的单位：昆比特（量子比特），量子也有两种状态来表示

2. 为什么要学二进制？

   • 寄存器、内存、位！底层的每一位都是有含义的。这是汇编入门的基础！

   • 汇编高级：了解计算机的深层；

 

数据宽度

注意：c、c++和Java都需要定义数据类型，计算机底层需要我们给这些数据定义宽度。

• 位：0~1

• 字节：0~0xFF

• 字：0~0xFFFF

• 双字：0~FFFFFFFF

 

有符号数与无符号数

数据都是有宽度的，每个数据代表什么意思呢？

规则：二进制解码会有一个规则

• 无符号规则：你这个数字是什么就是什么

1 0 0 1  1 0 1 0 十六进制：0x9A 十进制：154

 

• 有符号规则（最高位是一个符号）：1代表负数，0代表正数

1 0 0 1  1 0 1 0 符号该如何转换进制？

 

原码、补码、反码

编码规则：有符号数的编码规则

原码：最高位符号位

 

反码：

• 正数：反码与原码相同

• 负数：最高位（符号位）一定为1，其余位取反

 

补码：

• 正数：补码与原码相同

• 负数：最高位（符号位）一定为1，反码+1

 

示例：

1
# 原码：0 0 0 0   0 0 0 1
# 反码：0 0 0 0   0 0 0 1
# 补码：0 0 0 0   0 0 0 1
​
-1
# 原码：1 0 0 0    0 0 0 1
# 反码：1 1 1 1    1 1 1 0
# 补码：1 1 1 1    1 1 1 1

 

 

位运算

计算机现在可以储存所有的数字（整数、浮点数、字符）的运算

1. 与运算（and&)：相同为1，否则为0

1011 1101
1001 1010
----------
1001 1000

2. 或运算（or|)：只要一个为1，则为1

1010 1110
1011 1101
----------
1011 1111

3. 异或运算（xor^)：不一样就是1，否则为0

1101 1011
1000 1011
------------
0101 0000

4. 非运算（单目运算符 not~)：0就是1,1就是0，就是我们说的取反

1011 1100
-----------
0100 0011

5. 位运算

   • 左移（shl<<）：所有二进制位全部左移若干位，高位丢弃，低位补0

     0000 0001 # 进行左移
     ---------
     0000 0010

   • 右移（shr>>）：所有二进制位全部右移，低位丢弃，高位需要补0或1（符号位决定）

     0000 0001 # 进行右移
     ----------
     0000 0000 

      

      

位运算的加、减、乘、除

计算机本质就是进行了加减乘除，那么用二进制来计算一下4 + 5 = ？

# 我们人为可以直接按进位算出来
0000 0100
0000 0101
------------
0000 1001
​
# 但是计算机是不会按进位算的，计算机底层只会几种（与运算、或运算、亦或运算、非运算）
# 计算机计算的实现原理：
​
# 第一步：进行亦或算（如果不考虑进位的情况，可以直接出结果）
0000 0100
0000 0101
----------
0000 0001
​
# 第二步：进行与运算（判断进位，如果与运算结果为0，则没有进位）
0000 0100
0000 0101
----------
0000 0100
​
# 第三步：对第二步的结果进行位运算（左移一位，完成进位）
0000 0100
---------
0000 1000
​
# 第四步：把第一步的结果和第三步的结果进行亦或运算
0000 0001
0000 1000
---------
0000 1001
​
# 第五步：第一步的结果和第三步的结果再次进行与运算（判断是否有进位）
0000 0001
0000 1000
----------
0000 0000
​
# 第六步：因为没有进位，所以第五步是最终的结果，如果依然有进位，则再次循环，直到没有进位为止

 

那么计算机怎么计算减法呢？ 计算一下4 - 5 = ？

# 计算机底层减法的实现本质还是做了一个加法 4 + (-5) = ?
​
# 第一步：进行亦或运算
0000 0100
1111 1011 # 计算机里面负数的表示取的是补码：先取反再加1
--------------
1111 1111
​
# 第二步：进行与运算判断是否有进位
0000 0100
1111 1011
-----------
0000 0000
​
# 这里没有进位，所以第一步直接出结果

 

那么计算是怎么做乘法和除法呢？

• x*y,就是x个y相加，本质还是加法

• x/y,做的就是一个减法，就是x能减多少个y,而减法的本质还是做加法

 

结论：计算机底层只会做加法！

 

 

汇编语言

机器语言进行的运算是很麻烦的一件事，那么可不可以简化呢？

这时，汇编语言就是通过简单的指令代替二进制编码

 

学习汇编之前，需要掌握环境的配置：

1. VC6（程序到汇编的理解）

2. OD

3. 抓包工具

4. 加密解密工具

 

学汇编不是为了写代码，写代码的本质是理解程序的本质。

 

 

通用寄存器

寄存器：

存储数据：CPU > 内存 > 硬盘

32位CPU : 8 16 32

64位CPU : 8 16 32 64

# 32位的通用寄存器只有8个
32位        16位       8位(L代表低8位，H代表高8位)
EAX         AX         AL
ECX         CX         CL
EDX         DX         DL
EBX         BX         BL
ESP         SP         AH
EBP         BP         CH
ESI         SI         DH
EDI         DI         BH
存值的范围 0 ~ FFFFFFFF

计算机是如何向寄存器存值的呢？

• 对于二进制来说，直接修改值即可

• 汇编用到mov指令：mov 寄存器,要存的值（可以将数字写入到寄存器，也可以将一个寄存器的值写到另一个寄存器）

 

内存

寄存器很小，不够用，所有我们要把数据放入内存中

我们平时买的内存条

 

内存地址：

• 计算机中内存地址很多，空间很大，每个空间需要分配一个地址（名字）

• 存一个数：占用的大小，数据宽度，存到哪里？

 

32位：寻址能力！4GB

FFFFFFFF + 1 = 10000000,最大的值

位是怎么限制内存大小的呢？

100000000内存地址 * 8 = 位：800000000

按照规则除以1024，最终得出是4GB

 

所以64位绰绰有余！

• 每个内存都有一个编号，我们可以通过编号向内存里存值

• 内存该如何存值？

  • 需要有数据宽度：byte(字节)、word(字)、dword(双字)

  • 需要地址的位置

  # 汇编如何向内存中存值？
  mov 数据宽度 内存地址，值
  ​
  如：mov byte ptr ds:[0x19FF70],1

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