CSAPP读书笔记（一）

事情是这样的，前几天无意间刷到了魔改手机主题的视频，涉及到了root权限、fastboot等内容。

除了root在以前捣鼓Ubuntu云服务器时（为了开Minecraft服务器，当然。）略知一二，其他可以说是完全不懂，

所谓需求促进技术发展，兴趣促使我去学习一些有关现代计算机（手机也是计算机）的知识，这篇笔记就由此诞生了。

一、大端序和小端序

大端序就是高位在前，小端序就是低位在前。例如0x12345678，大端序存储就是 12 34 56 78，小端序就是78 56 34 12。

学过OI的朋友应该容易理解小端序的好处：要是想加位，只要在最后一位添加即可。而大端序还需要进行移位。

二、机器码

众所周知指令也是2进制。现今指令集架构是x86(-64)，ARM，RISC-V。

一些概念：

Instructure Set Architecture：

指令集架构 (包括指令规格，寄存器等)，简称ISA，它是软硬件之间的“合同”

Mircoarchitecture：

指令集架构的具体实现方式 (比如流水线级数，缓存大小等)，它是可变的

Machine Code：

机器码，也就是机器可以直接执行的二进制指令

Assembly Code：

汇编码，也就是机器码的文本形式 (主要是给人类阅读)

三、编译过程

C语言程序的编译过程：源代码 -> 编译 -> 汇编 -> 链接 -> 可执行文件 -> 装载 -> 执行

（一）源代码：

打OI的人写的代码。保存.c文件。

（二）编译

将源代码转化为汇编代码。.c->.s。

（三）汇编

将汇编代码转化为机器指令。.s->.o。

（四）链接

将所用的库链接起来（<stdio.h>、......）.o->.out

（五）可执行文件

.out 约等于.exe。

（六）装载

.exe载入内存。

（七）执行

CPU开转。

四、Intel x86-64的寄存器组：

Intel x86-64 架构（也称为AMD64或x64架构）下，寄存器组包括以下几类主要寄存器：

至于这些寄存器的具体介绍，会在另一章节讲解。

通用寄存器（General Purpose Registers）

1. RAX: 通常用作累加器（Accumulator）
2. RBX: 基本指针（Base Pointer，用于基址寻址）
3. RCX: 计数器（Counter，用于循环控制或数组索引）
4. RDX: 数据寄存器（Data Register，用于 I/O 操作）
5. RSI: 源索引（Source Index，用于字符串操作）
6. RDI: 目的索引（Destination Index，用于字符串操作）
7. RBP: 栈基指针（Stack Base Pointer，用于栈帧定位）
8. RSP: 栈指针（Stack Pointer，指向当前栈顶）
9. R8 – R15: 扩展的通用寄存器（用于额外的存储）

段寄存器（Segment Registers）

1. CS: 代码段寄存器（Code Segment，指向代码段）
2. DS: 数据段寄存器（Data Segment，指向数据段）
3. ES: 附加段寄存器（Extra Segment，指向附加数据段）
4. FS, GS: 额外数据段寄存器（用于特定环境下的段选择，如线程本地存储）

浮点寄存器（Floating Point Registers）

1. ST0 – ST7: 浮点堆栈寄存器（Floating Point Stack）

SIMD寄存器（SIMD Registers）

1. XMM0 – XMM15: 128位扩展的多寄存器（用于SSE指令集）
2. YMM0 – YMM15: 256位扩展的多寄存器（用于AVX指令集）
3. ZMM0 – ZMM31: 512位扩展的多寄存器（用于AVX-512指令集）

控制寄存器（Control Registers）

1. CR0 – CR4: 控制寄存器（用于控制处理器的操作模式）
2. CR8: 中断请求寄存器（Interrupt Request Register）

调试寄存器（Debug Registers）

1. DR0 – DR7: 用于硬件断点调试

特殊用途寄存器（Special-Purpose Registers）

1. RIP: 指令指针寄存器（Instruction Pointer，指向将被执行的下一条指令）
2. RFLAGS: 标志寄存器（Flags Register，包含状态及控制标志）

五、基础指令集

x86-64基础指令集包括以下几个主要类别的指令，每个类别中的指令执行不同的低级操作：

这些指令集会在另一章节进行详细讲解。

数据传输指令（Data Transfer Instructions）

• MOV: 将数据从一个位置移动到另一个位置
• PUSH: 将数据压入栈
• POP: 从栈中弹出数据
• LEA: 加载有效地址
• XCHG: 交换两个操作数的值

算术指令（Arithmetic Instructions）

• ADD: 执行加法操作
• SUB: 执行减法操作
• INC: 增量（加 1）
• DEC: 减量（减 1）
• MUL: 无符号乘法
• IMUL: 带符号乘法
• DIV: 无符号除法
• IDIV: 带符号除法
• NEG: 求补码
• CMP: 比较两个操作数

逻辑指令（Logical Instructions）

• AND: 执行按位与操作
• OR: 执行按位或操作
• XOR: 执行按位异或操作
• NOT: 按位取反
• TEST: 执行位测试

移位和旋转指令（Shift and Rotate Instructions）

• SHL/SAL: 算术左移
• SHR: 逻辑右移
• SAR: 算术右移
• ROL: 循环左移
• ROR: 循环右移

控制流指令（Control Flow Instructions）

• JMP: 无条件跳转
• JE/JZ: 跳转如果相等/零
• JNE/JNZ: 跳转如果不相等/非零
• JG/JNLE: 跳转如果大于
• JL/JNGE: 跳转如果小于
• CALL: 调用子程序
• RET: 从子程序返回

字符串指令（String Instructions）

• MOVS: 移动字符串
• CMPS: 比较字符串
• SCAS: 扫描字符串
• LODS: 加载字符串
• STOS: 存储字符串

访问状态标志指令（Status Flag Access Instructions）

• STC: 设置进位标志
• CLC: 清除进位标志
• CMC: 取反进位标志
• STD: 设置方向标志
• CLD: 清除方向标志

特权指令（Privileged Instructions）

• HLT: 停止处理器执行
• NOP: 无操作（空操作）
• CLI: 禁用中断
• STI: 启用中断

SIMD指令（SIMD Instructions）

• MOVD: 移动双字
• MOVQ: 移动四字
• PADD: 执行并行加法
• PSUB: 执行并行减法