20135220谈愈敏Blog1_计算机是如何工作的

计算机是如何工作的

存储程序计算机工作模型

冯诺依曼体系结构

从硬件角度来看:CPU和内存,由总线连接,CPU中有一个名为IP的寄存器,总是指向内存的某一块:CS,代码段,执行命令时就取IP指向的一条指令,然后IP自加1,就指向下一条指令。

从程序员角度来看:即存储程序计算机,内存存储数据和指令,CPU就是一个for循环,总是在执行下一条指令,CPU负责解释和执行这些指令。

CPU如何识别这些指令?

定义API:程序员与计算机的接口界面
ABI:程序与CPU的接口界面,二进制指令编码,只涉及汇编指令。

IP可被CALL,RET,JMP指令修改。

X86汇编基础

CPU寄存器

通用寄存器+段寄存器+标志寄存器

加E:32位 加R:64位

汇编指令

mov指令:b,w,l,q分别代表8位,16位,32位,64位

寻址方式:寄存器寻址,立即数寻址,直接寻址,间接寻址,变址寻址

汇编指令:push,pop,call,ret

程序员不能直接修改EIP寄存器

汇编一个简单的C程序分析其汇编指令执行过程

实验过程

源代码:

int g(int x)
{
  return x + 3;
}
 
int f(int x)
{
  return g(x);
}
 
int main(void)
{
  return f(8) + 1;
}

实验代码中将函数名稍作更改,以防和他人雷同,如下:

使用gcc命令编译成汇编语言:gcc –S –o main.s main.c -m32

打开汇编代码如下:

整理汇编文件:删除gcc产生代码中以"."开头的编译器指令后得到的汇编代码:

add:
pushl %ebp 
movl %esp, %ebp 
movl 8(%ebp), %eax 
addl $3, %eax 
popl %ebp 
ret
call:
pushl %ebp 
movl %esp, %ebp 
subl $4, %esp
movl 8(%ebp), %eax
movl %eax, (%esp)
call add 
leave 
ret
main:
pushl %ebp 
movl %esp, %ebp 
subl $4, %esp
movl $8, (%esp)   
call call 
addl $1, %eax 
leave
ret

相应帧栈图分析:

总结

计算机是如何工作的?首先了解了冯诺依曼体系结构,即存储程序计算机,是CPU和内存之间的一个搭配工作,内存存储数据和指令,CPU就取出来执行,CPU中也有一些特殊的寄存器,存储特殊值以完成自己相应的工作,例如eip一直指向下一条将要执行的指令的地址。其实计算机是要先将程序代码汇编成汇编代码,然后是形成2进制机器代码执行,可以理解为程序员和计算机的交流。总之计算机中每个部件都有自己的分配,在一步一步有条不紊的进行工作。

posted on 2016-02-28 15:02  20135220谈愈敏  阅读(235)  评论(0编辑  收藏  举报