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
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:

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