第一节 计算机是如何工作的——20135203齐岳

第一节 计算机是如何工作的

By 20135203齐岳

存储程序计算机工作模型

存储程序计算机——冯诺依曼体系结构

• IP:寄存器，总是指向内存的代码段。IP(16位) 32位(EIP) 64位(RIP)。

• 内存：保存数据和指令。

• CPU：CPU从IP指向的内存地址取指令执行，执行之后IP自加一，然后继续执行

    for(;;){
    	next instruction
    }
  

• API：应用程序编程接口。程序员与计算机的接口界面。

• ABI：程序与CPU接口界面（二进制编码）。

X86汇编基础

X86寄存器

通用寄存器

段寄存器

• CS：代码段寄存器，存储指令。CPU取指令时根据CS+eip来确定指令的地址。
• DS：数据段寄存器，存储数据段的段值。
• SS：堆栈段寄存器，存储堆栈段的段值。
• FS、GS、ES：附加段寄存器，存储附加数据段的内容。

常用汇编指令

• movl

• pushl %eax：将eax寄存器放进堆栈的栈底。

    subl $4,%esp
    movl %eax,(%esp)
  

• popl %eax：将栈顶的数值放入eax里面。

    movl （%esp），%eax
    addl $4,%esp
  

• call 0x12345：函数调用，调用0x12345这个地址。

    pushl %eip(*)
    movl $0x12345,%eip(*)
  

• ret:将函数调用时候保存的eip出栈，执行函数调用之后的下一条指令。

    popl %eip(*)
  

• enter:将栈置为空

    pushl %ebp
    movl %esp,%ebp
  

• leave:撤销函数堆栈，释放内存空间

    movl %ebp,%esp
    popl %ebp
  

注意：( * )表示伪指令，实际上程序员不能直接修改eip，会有安全隐患

常用寻址方式

• 寄存器寻址：%+寄存器名称,与内存无关。

    movl %eax，%edx		edx=eax;
  

• 立即寻址：$+16进制的数字，将数值直接放进寄存器当中，与内存无关。

    movl $0X123,%edx	edx=123;
  

• 直接寻址：一个16进制数字表示一个地址。

    movl 0x123,%edx		edx=*(int32_t*)0x123;
  

• 间接寻址：寄存器的值表示一个内存地址，将这个内存地址中的值放进寄存器中。

    movl (%ebx),%edx	edx=*(int32_t*)ebx;
  

• 变址寻址：括号外面的数字表示寄存器地址加一个立即数。

    movl 4(%ebx),%edx	edx=*(int32_t*)(ebx+4);
  

注意：AT&T汇编格式与Intel汇编格式略有不同，linux内核使用的是AT&T汇编格式。

汇编一个简单的C程序分析其汇编指令执行过程

由于理论知识在上学期的博客中详细写过，所以这里直接用课后作业来说明

C语言代码

汇编代码

堆栈变化过程

执行leave语句时将esp指向ebp的位置，然后将ebp出栈从而释放函数所使用的堆栈。

执行将函数调用时候保存的eip出栈，执行函数调用之后的下一条指令。

函数返回值保存在eax当中，随着函数调用的结束它的值依次被修改。

注意：

1.函数调用堆栈是由逻辑上多个堆栈叠加起来的

2.函数的默认返回值通过eax寄存器存储返回给上一级函数

参考资料

【原创作品转载请注明出处】 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000