UCore-Lab0

日期：2019/3/31

内容：UCore-Lab0

一、UCore实验

实验	说明	关键词
Lab1	bootloader的实现	中断
Lab2	物理内存管理	x86分段/分页模式
Lab3	虚拟内存管理	缺页故障、页表替换
Lab4	内核线程管理	内核态线程
Lab5	用户进程管理	用户态进程创建、执行、切换和结束
Lab6	进度调度管理	CPU管理
Lab7	同步互斥	进程通信、死锁
Lab8	文件系统	IO访问、VFS

二、AT&T语法

AT&T: asmop src, dst

Intel: asmop dst, src

	AT&T	Intel
寄存器	%eax	eax
操作数顺序	movl %ebx, %eax	mov eax, ebx
立即数	movl $_val, %eax	mov eax, _val
地址	movl $0xd00d, %eax	mov eax, 0xd00d
操作数长度标识	movw %ax, %bx	mov bx,ax
寻址方式	imm32(base, index, scale)	[base + index * scale + imm32]

 

寻址方式对比。

	AT&T	Intel
直接寻址	foo	[foo]
寄存器间接寻址	(%eax)	[eax]
变址寻址	_var(%eax)	[eax + _var]
	_var(, %eax, 4)	[eax * 4 + _var]
	_var(%ebx, %eax, 8)	[ebx + eax * 4 + _var]

 

 

三、gcc内联汇编

分两类：基本内联汇编和扩展内联汇编。

• 基本内联

单行格式：asm("inc %eax");

多行格式：

• 扩展内联

• 基本格式
  

__asm__ [volatile] ("asm statements" : outputs : inputs : registers-modified);

注释：

·volatile可选，加上表示对asm编译不做处理。

·样板操作数：如下例子的%0, %1等。指令部中使用了几个样板操作数，就表明有几个变量需要与寄存器相结合，这样GCC和GAS在编译和汇编时会根据后面给定的约束条件进行恰当的处理。

·寄存器表示：%%eax。

·asm statements：写汇编指令段。

·outputs（对应dst操作数）：规定输出变量如何与样板操作数进行结合的条件，每个条件称为一个"约束"，必要时可以包含多个约束，相互之间用逗号分隔开。每个输出约束都以''=''号开始，然后紧跟一个对操作数类型进行说明的字后，最后是如何与变量相结合的约束。"＝r"表示相应的目标操作数（指令部分的%0）可以使用任何一个通用寄存器，并且变量 __dummy存放在这个寄存器中。

·inputs（对应src操作数）：输入约束的格式和输出约束相似，但不带''=''号。如果一个输入约束要求使用寄存器，则GCC在预处理时就会为之分配一个寄存器，并插入必要的指令将操作数装入该寄存器。与输入部中说明的操作数结合的寄存器或操作数本身，在执行完嵌入的汇编代码后也不保留执行之前的内容。

·registers-modified：这部分常常以"memory"为约束条件，以表示操作完成后内 存中的内容已有改变，如果原来某个寄存器的内容来自内存，那么现在内存中这个单元的内 容已经改变。乱码列表通知编译器，有些寄存器或内存因内联汇编块造成乱码，可隐式地破坏了条件寄存器的某些位（字段）。

• 例子1
  

int main()

{

    int a = 10, b = 0;

    __asm__ __volatile__

    (

        "movl %1, %%eax;\\n\\r"

        "movl %%eax, %0;"

        :"=r"(b)

        :"r"(a)

        :"%eax"

    );

    printf("Result: %d, %d\\n", a, b);

}

·函数功能：把a赋值给b

·变量b是输出操作数，通过%0来引用，而变量a是输入操作数，通过%1来引用。

·最后一行"%eax"告诉GCC它将改变寄存器eax中的值，GCC在处理时不应使用该寄存器来存储任何其它的值。

·由于变量b被指定成输出操作数，当内联汇编语句执行完毕后，它所保存的值将被更新。

 

• 例子2

#include <stdio.h>

int count = 10;

int val = 1;

int buf[10];

void main()

{

    asm

    (

        "cld \n\t"

        "rep \n\t"

        "stosl"

        :

        :"c"(count), "a"(val), "D"(buf)

    );

    int i = 0;

    for(i = 0; i < 10; i++)

        printf("%d ", buf[i]);

}

·函数功能：向buf写入count个val

·stosl：将EAX中的值保存到ES:EDI指向的地址

·cld：edi+=4

·inputs：count放入ecx，val放入eax，buf放入edi

 

• 约束符
  

符号	含义	符号	含义
m v o	内存单元	i h	直接操作数
r	任意reg	E F	浮点数
q	eax/ebx/ecx/edx之一	g	ea/b/c/dx或内存
a b c d	分别表示eax,ebx,ecx,edx	S D	esi, edi
I	常数0-31

 

四、gdb

在可以使用gdb调试程序之前，必须使用    -g或-ggdb编译选项编译源文件。运行gdb调试 程序时通常使用如下的命令：

gdb progname

• 命令分类
  

  aliases：命令别名

  breakpoints：断点定义；

  data：数据查看；

  files：指定并查看文件；

  internals：维护命令；

  running：程序执行；

  stack：调用栈查看；

  status：状态查看；

  tracepoints：跟踪程序执行。

• 使用详细列表
  

break	FILENAME:NUM 在特定源文件特定行上设置断点
clear	FILENAME:NUM 删除设置在特定源文件特定行上的断点
run	运行调试程序
step	单步执行调试程序，不会直接执行函数
next	单步执行调试程序，会直接执行函数
backtrace	显示所有的调用栈帧。该命令可用来显示函数的调用顺序
where continue	继续执行正在调试的程序
display EXPR	每次程序停止后显示表达式的值,表达式由程序定义的变量组成
file FILENAME	装载指定的可执行文件进行调试
help CMDNAME	显示指定调试命令的帮助信息
info break	显示当前断点列表，包括到达断点处的次数等
info files	显示被调试文件的详细信息
info func	显示被调试程序的所有函数名称
info prog	显示被调试程序的执行状态
info local	显示被调试程序当前函数中的局部变量信息
info var	显示被调试程序的所有全局和静态变量名称
kill	终止正在被调试的程序
list	显示被调试程序的源代码
quit	退出 gdb

• 使用实例

static
char buff [256];

static
char* string;

int main ()

{

    printf ("Please input a string: ");

    gets (string);

    printf ("\nYour string is: %s\n", string);

}

命令行

gcc -o bug -g bug.c

gdb bug

• tui模式

  进入gdb后，<Ctrl+X>,A，可显示代码窗口。

info win	显示窗口的大小
layout next	切换到下一个布局模式
layout prev	切换到上一个布局模式
layout src	只显示源代码
layout asm	只显示汇编代码
layout split	显示源代码和汇编代码
layout regs	增加寄存器内容显示
focus cmd/src/asm/regs/next/prev	切换当前窗口
refresh	刷新所有窗口
tui reg next	显示下一组寄存器 t
ui reg system	显示系统寄存器
update	更新源代码窗口和当前执行点
winheight name +/- line	调整name窗口的高度
tabset nchar	设置tab为nchar个字符

五、qemu

 

 

 

参考文献

[1] https://www.cnblogs.com/feng-qi/articles/3055761.html

[2] http://blog.sina.com.cn/s/blog_51e9c0ab010099ow.html