Linux内核分析第一周——计算机是如何工作的

冯诺依曼体系结构

核心思想

1.冯诺依曼是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。

2.采用二进制作为计算机数值计算的基础，以0、1代表数值。不采用人类常用的十进制计数方法，二进制使得计算机容易实现数值的计算。

3.程序或指令的顺序执行，即预先编好程序，然后交给计算机按照程序中预先定义好的顺序进行数值计算。

汇编语言的五种寻址模式

·        寄存器寻址 registermode： %寄存器  例如：%edx 访问寄存器edx

·        立即寻址 immediate： $数字   例如：$0x123 数值0x123

·        直接寻址 direct：数字   例如：0x123访问地址0x123指向的内存

·        间接寻址 indirect： (%寄存器) (%ebx) 例如：访问寄存器ebx中的地址指向的内存

·        变址寻址 displaced：偏移量(%寄存器) 4(%ebx)：访问寄存器ebx中的地址再加4指向的内存；

几个重要的汇编指令

Example instruction	What it does
Pushl %eax	Subl $4, %esp   //栈顶指针减4，栈在向下生长一个位置 Movl %eax, (%esp) //将eax中的值放入栈顶指针指向的内存位置
Popl %eax	Movl (%esp), %eax //从栈顶指针指向的内存中的值放入eax中 Addl $4, %esp //栈顶指针加4，栈在向上收缩
Call 0x12345	Pushl %eip //ip压栈 Movl $0x12345, %eip //将0x12345放入eip中
Ret	Popl %eip //ip出栈

使用gcc -S -o main.s main.c -m32命令将源代码编译成汇编代码。

源代码如下：

int g(int x)
{
 return x + 9;
}
int f(int x)
{
 return g(x);
}
int main(void)
{
  return f(18) + 11;
}

编译后的代码如下：

g:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    movl    8(%ebp), %eax
    addl    $9, %eax
    popl    %ebp
    ret

f:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    subl    $4, %esp
    movl    8(%ebp), %eax
    movl    %eax, (%esp)
    call    g
    leave
    ret

main:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    subl    $4, %esp
    movl    $18, (%esp)
    call    f
    addl    $11, %eax
    leave
    ret

堆栈变化过程

1.main函数--pushl %ebp + movl %esp,%ebp

2.main函数--subl $4,%esp + movl $18,(%esp)

3.main函数--call f

4.f函数--pushl %ebp + movl %esp,%ebp

5.f函数--subl $4,%esp + movl 8(%ebp),%eax + movl %eax, (%esp)

6.f函数--call g

7.g函数--pushl %ebp + movl %esp, %ebp + movl 8(%ebp), %eax

8.g函数--addl $9,%eax + popl %ebp

9.g函数--ret 下一步将运行第15行的指令也就是f函数的leave指令

10.f函数--leave

11.f函数--ret 下一步将运行第23行的指令也就是main函数的addl指令

实验截图

黄伟业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