20135234马启扬-——信息安全系统设计基础第五周学习总结

程序的机器级表示

3.1

intel处理器系列俗称x86，经历了一开始个长期的，不断进化的发展过程。

开始时它是第一代单芯片，16位微处理器之一，由于当时集成电路技术水性有限，其中做了很多妥协，此后，他不断成长，利用进步的技术满足更高性能和支持高级操作系统的需求。

3.3数据格式：

　　　　数据传送指令：movb（传送字节） movw（传送字） movl(传送双字)

3.4访问信息：

　　一个IA32 CPU 包含一组8个存处位值的寄存器。这些寄存器用来存处整数数据和指数

　　3.4.1操作数指示符：

　　　　　大多数指令有一个或多个操作数，指示出执行一个操作中

　　　　（1）立即数 常数值

　　　　（2）寄存器 表示某个寄存器的内容

　　　　（3）存储器 根据计算出来的有效地址，访问某个存储器位置

　　　　　　　例：

类型	格式	操作数值	名称
立即数	$Imm	Imm	立即数寻址
寄存器	Ea	R[Ea]	寄存器寻址
存储器	Imm	M[Imm]	绝对寻址
存储器	（Ea）	M[R[Ea]]	间接寻址
存储器	Imm（Eb）	M[Imm+R[Eb]]	(基址+偏移量)寻址

　　3.4.2数据传送指令

　　　　

MOV S,D	D←S	传送
movb movw movl	传送字节 传送字 传送双字

MOVS S,D	D←符号扩展(S)	传送符号扩展的字节
movsbw movswl movswl	将做了符号扩展的字节传送到字 将做了符号扩展的字节传送到双字 将做了符号扩展的字传送到双字

MOVz S,D	D←零扩展(S)	传送零扩展的字节
movzbw movzbl movzwl	将做了零扩展的字节传送到字 将做了零扩展的字节传送到双字 将做了零扩展的字传送到双字

“栈”遵循“后进先出”原则

　　　　　　push 把数据压入栈 pop 删除数据

3.5算数和逻辑操作

　　3.5.1加载有效地址

　　　　加载有效地址指令leal实际上是movl指令的变形，它的指令形式是从存储器读取寄存器，但实际上没有引用存储器

指令	效果	描述
leal S,D	D←&S	加载有效地址
INC D	D←D+1	加一
ADD S,D	D←D+S	加
SAL k，D	D←D<<k	左移

　3.5.5特殊的算术操作

指令	效果	描述
imull S	R[%edx]：R[%eax]←S×R[%eax]	有符号全64位乘法
cltd	R[%edx]：R[%eax]←SignExtend(R[%eax])	转为四字
idivl S	R[%edx]←R[%edx]：R[%eax]modS	有符号除法
	R[%edx]←R[%edx]：R[%eax]÷S
divl	R[%edx]←R[%edx]：R[%eax]÷S	无符号除法

3.6控制

　　3.6.1条件码

　　　　CF：进位标志 最近的操作使最高位产生了进位，可以用来检查无符号操作的溢出

　　　　ZF：零标志 最近的操作得出的结果为0

　　　　SF：符号标志 最近的操作得到的结果为负

　　 OF：溢出标志 正溢出，负溢出

　　3.6.2访问条件码

指令	同义名	效果	设置条件
sete D sets D setg D	setz setnle	D←ZF D←SF D←~（SF^OF）&~ZF	相等/零 负数 大于（有符号>）

　　3.6.3跳转指令及其编码

　　　　　　跳转指令会导致执行切换到程序中一个全新的位置

　　3.6.4翻译条件分支

　　　　将条件表达式和语句从C语言翻译成机器代码，最常用的方式是结合有条件和无条件跳转

　　3.6.5循环

　　　　汇编中没有相应的指令从在，可以用条件测试和跳转组合起来实现循环效果。

　　　　do—while循环

　　　　while循环

　　　　for循环

　　3.6.6条件传送指令

　　　　实现条件操作的传统方法是利用控制的条件转移，当条件满足时，程序沿着一条执行路径进行，而当条件不满足时，就走另一条路径，这种机制简单而通用，但在现代处理器上，他可能会非常的低效率

　　　　数据的条件转移是一种代替的策略。这种方法先计算一个条件操作的两种结果，然后再根据条件是否满足从而选取一个。只有在一些受限制的情况下，这种策略才可行，但如果可行，就可以用一条简单的条件传送指令来实现它。条件床送指令跟好的匹配了现代处理器的性能特性

3.7过程

　　3.7.1栈帧结构

　　　　IA32程序用程序栈来支持过程调用。机器用来栈来传递过程参数，存储返回信息，保存寄存器用于以后恢复，以及本地存储。为单个过程分配的那部分栈称为栈帧。

　　3.7.2转移控制

指令	描述
call Label call *Operand leave ret	过程调用 过程调用 为返回准备栈 从过程调用中返回

　　3.7.3寄存器使用惯例

　　　　程序寄存器组唯一能被所有过程共享的资源

　　　　虽然在给定时刻只能有一个过程是活动的，但是我们必须保证当一个过程（调用者）调用另一个过程（被调用者）是，被调用着不会覆盖某个调用者稍后会使用的寄存器的值，为此IA32采用了一组统一的寄存器使用惯例，所有的过程都必须遵守，包括程序库中的过程。

实验：