历史

结构种类：

X86 AMD64 ARM MIPS IA64 X86-64CPU

分为：精简指令集（risv）该指令集编程相对复杂，复杂指令集（cisv）

ARM手机芯片  MIPS嵌入式路由器

基础知识--字节

基础知识--总线

冯诺依曼理论---计算机组成----总线

总线是单向的。

 基础知识--编译过程

文本到可以执行的程序。

过程：预编译-->编译-->汇编-->链接

gcc -E xxx.c -o xxx.i

gcc -S xxx.i -o xxx.s

gcc -c xxx.s -o xxx.o

gcc --static xxx.o -o xxx

预编译：头文件进行展开。留下正确的宏，删除不需要的分支，展开嵌套。

编译：将预处理之后的文件转化为汇编语言，

汇编：将汇编语言转化为机器语言。

链接：静态链接，自己带lib库，动态链接调用第三方的lib库

案例：

demo.c

#include <stdio.h>int main() {printf("hello word");return 0;
}

将demo.c预编译

 gcc -E demo.c -o demo.i

查看编译的内容

[root@localhost ~]# cat demo.i|more
# 1 "demo.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<命令行>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 1 "<命令行>" 2
# 1 "demo.c"# 1 "/usr/include/stdio.h" 1 3 4
# 27 "/usr/include/stdio.h" 3 4
# 1 "/usr/include/features.h" 1 3 4
# 375 "/usr/include/features.h" 3 4
# 1 "/usr/include/sys/cdefs.h" 1 3 4
# 392 "/usr/include/sys/cdefs.h" 3 4
# 1 "/usr/include/bits/wordsize.h" 1 3 4
# 393 "/usr/include/sys/cdefs.h" 2 3 4
# 376 "/usr/include/features.h" 2 3 4
# 399 "/usr/include/features.h" 3 4
# 1 "/usr/include/gnu/stubs.h" 1 3 4
# 10 "/usr/include/gnu/stubs.h" 3 4
# 1 "/usr/include/gnu/stubs-64.h" 1 3 4
# 11 "/usr/include/gnu/stubs.h" 2 3 4
# 400 "/usr/include/features.h" 2 3 4
# 28 "/usr/include/stdio.h" 2 3 4# 1 "/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/include/stddef.h" 1 3 4
# 212 "/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/include/stddef.h" 3 4
typedef long unsigned int size_t;
# 34 "/usr/include/stdio.h" 2 3 4# 1 "/usr/include/bits/types.h" 1 3 4
# 27 "/usr/include/bits/types.h" 3 4
# 1 "/usr/include/bits/wordsize.h" 1 3 4
# 28 "/usr/include/bits/types.h" 2 3 4typedef unsigned char __u_char;
typedef unsigned short int __u_short;
typedef unsigned int __u_int;
typedef unsigned long int __u_long;typedef signed char __int8_t;
typedef unsigned char __uint8_t;
typedef signed short int __int16_t;
typedef unsigned short int __uint16_t;
typedef signed int __int32_t;
typedef unsigned int __uint32_t;typedef signed long int __int64_t;
typedef unsigned long int __uint64_t;.......

将预编译的文件进行编译，转化为汇编语言。

gcc -S demo.i -o demo.s

查看编译后的内容

[root@localhost ~]# cat demo.s|more.file	"demo.c".section	.rodata
.LC0:.string	"hello word".text.globl	main.type	main, @function
main:
.LFB0:.cfi_startprocpushq	%rbp.cfi_def_cfa_offset 16.cfi_offset 6, -16movq	%rsp, %rbp.cfi_def_cfa_register 6movl	$.LC0, %edimovl	$0, %eaxcall	printfmovl	$0, %eaxpopq	%rbp.cfi_def_cfa 7, 8ret.cfi_endproc
.LFE0:.size	main, .-main.ident	"GCC: (GNU) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-44)".section	.note.GNU-stack,"",@progbits
[root@localhost ~]# 

汇编：将汇编语言，变成机器语言

gcc -c demo.s -o demo.o

无法查看demo.o源码

[root@localhost ~]# cat demo.o |more ELF 

通过flie命令判断文件类型

[root@localhost ~]# file demo.o
demo.o: ELF 64-bit LSB relocatable, x86-64, version 1 (SYSV), not stripped
[root@localhost ~]# 

为elf文件，读取目标文件的符号表。

[root@localhost ~]#    readelf -s demo.oSymbol table '.symtab' contains 11 entries:Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 1: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS demo.c2: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 3: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3 4: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4 5: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5 6: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    7 7: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    8 8: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6 9: 0000000000000000    26 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 main10: 0000000000000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND printf

可以看到printf为UND，未定义状态，

   10: 0000000000000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND printf

对该文件的文件进行链接

[root@localhost ~]# gcc demo.o -o demo

查看printf函数

[root@localhost ~]# readelf -s demo|grep print1: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND printf@GLIBC_2.2.5 (2)50: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND printf@@GLIBC_2.2.5
[root@localhost ~]# 

仍然未定义，但是可以执行

[root@localhost ~]# ./demo
hello word
[root@localhost ~]# 

此刻需要对该文件进行静态链接

坑1：报错

/usr/bin/ld: cannot find -lc
collect2: 错误：ld 返回 1

解决方法：

原因

在新版本的linux 系统下安装 glibc-devel、glibc和gcc-c++时，都不会安装libc.a. 只安装libc.so. 所以当使用-static时，libc.a不能使用。只能报找不到libc了。

解决方法

安装 glibc-static
sudo yum install glibc-static

静态链接 

[root@localhost ~]# gcc -static demo.o -o demo

查看结果

[root@localhost ~]# readelf -s demo|grep " printf"215: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS printf_fp.o876: 0000000000401eb0   158 FUNC    GLOBAL DEFAULT    6 printf

已成功连接

[root@localhost ~]# ./demo 
hello word[root@localhost ~]# 

成功执行。

寄存器

通用寄存器：

        数据寄存器  

4个16位：AX，BX，CX，DX      

8个8位：AH，AL；BH，BL；CH，CL；DH，DL

eax：32位寄存器

rax：64位寄存器

 多数情况下，用于算术运算或逻辑运算指令中。

bx 常用在寻址时存储基地址。

cx常用于控制循环的次数

dx常用来存放整数除法产生的余数。

        指针寄存器（16位，存放偏移地址）

    堆栈指针寄存器SP和基址指针寄存器BP

SP 指向当前栈的底部

BP指向当前栈的顶部

        变址寄存器（16位，存放偏移地址）

源变址寄存器SI和目的变址寄存器DI。存放当前数据段的偏移地址

SI(Source Index)：源操作数的偏移地址。

DI(Destination Index)：目的操作数的偏移地址。
常用于串操作指令中，比如：串拷贝、串比较等

段寄存器

段寄存器是为实现“段加偏移”分段寻址而设置的。

4个16位段寄存器，8086 指令可直接访问。

CS(Code Segment)：代码段寄存器（代码段），用于存放正在或正待执行的程序段的起始地址的高16位二进制数据，即程序段的段地址。

SS(Stack Segment)：堆栈数据段寄存器（堆栈段），用于存放正在或正待处理的堆栈数据段的起始地址的高16位二进制数据，即堆栈数据段的段地址。

DS(Data Segment)：数据段寄存器（数据段），用于存放正在或正待处理的一般数据段的起始地址的高16位二进制数据，即一般数据段的段地址。

ES(Extra Segment)：附加数据段寄存器（附加段），用于存放正在或正待处理的附加数据段的起始地址的高16位二进制数据，即附加数据段的段地址。

专用寄存器

指令指针寄存器IP

IP（Instruction pointer）指令指针，也就是程序计数器(PC)。它的内容始终是下一条待执行指令的起始偏移地址，与CS一起形成下一条待执行指令的起始物理地址。

CS：IP的作用是控制程序的执行流程。IP一般会自动加1（逻辑加1、实际随指令长度变化）移向下一条指令实现顺序执行； 若通过指令修改CS或IP的值，则可实现程序的转移执行。

标志寄存器FR（16位）

8086 标志寄存器FR为16位（PSW），用了其中9位。 6个状态标志位：CF，PF，AF，ZF，SF，OF 3个控制标志位：DF，IF，TF

 状态标志位：反映算术或逻辑运算后结果状态。

1. CF(Carry Flag)：进位/借位标志（无符号数的溢出标志），D0位。      执行结果的最高位向更高位产生了一个进位或借位，CF=1（同时也代表无符号数溢出）；      无进位或借位，CF=0（也代表无符号数未溢出）。
2. PF(Parity Flag)：奇偶校验标志，D2位。      执行结果的低8位中有偶数个“1”时，PF=1；否则PF=0。机器中传递信息时，对产生的代码出错情况提供检测条件。
3. AF(Auxiliary Flag)：辅助进位标志，D4位。      执行结果的低4位向高4位有进位或借位时，AF=1；否则AF=0。      一般用在BCD码运算中。
4. ZF(Zero Flag)：零标志，D6位。      如运算结果为零，ZF=1；      如运算结果不为零，ZF=0。
5. SF(Sign Flag)：符号标志，D7位。      如运算结果为负数，SF=1；      如运算结果为正数，SF=0。
6. OF(Overflow Flag)：有符号数的溢出标志，D11位。      如带符号数在进行算术运算时产生了溢出，OF=1；      如无溢出，OF=0。      溢出表示运算结果已经超出有符号能够表示的数值范围。溢出时，将造成运算错误。

控制标志位：控制CPU的操作，由程序设置或清除。

1. DF(Direction Flag)：方向标志，D10位。      控制数据串操作指令的步进方向。      若用指令STD将DF=1，数据串操作过程中地址自动递减；      若用指令CLD将DF=0，则地址自动递增。
2. IF(Interrupt Flag)：中断允许标志，D9位。      控制可屏蔽中断。      若用指令STI将IF=1，允许接受外部从INTR引脚发来的可屏蔽中断请求；      若用指令CLI将IF=0，禁止接受外部发来的可屏蔽中断请求。      IF的状态不影响非屏蔽中断(NMI)请求，也不影响CPU响应内部的中断请求。
3.  TF(Trap Flag)：跟踪(陷阱)标志，D8位。       为方便调试程序而设置的。       若TF=1，CPU处于单步工作方式；       若TF=0，正常执行程序。

 指令

运算指令

加 ADD      add ax,bx

减SUB        sub ax,bx

无符号乘：MUL        mul ax,bx

无符号除：DIV        div ax,bx        商存在ax，余数存在dx

与：AND         and ax,ax

或：OR        or ax,ax

非：NOT        not ecx

异或：XOR        xor eax,eax

左移：SHL        逻辑左移

右移：SHR        逻辑右移

作用：

NOT用于使所有位置反

OR用于使某些位置1某些位不变（需置1的位与1或、不变的位与0或）

XOR用于使某些位置反某些位不变（需置反的位与1异或、不变的位与0异或）

AND用于使某些位清0某些位不变（需清0的位与0与、不变的位与1与）

 

SHL与SHR逻辑左移、右移

注意：逻辑左右移不带符号。算术右移带符号

 寻址方式

 寄存器寻址，立即数寻址，基址变址寻址。

        

        寄存器寻址：指令中出现的寄存器名作为操作数的寻址方式叫寄存器寻址方式。 操作对象是寄存器中的内容。

        立即数寻址：操作数直接存放在指令中，紧跟在操作码之后，作为指令的一部分，存放在代码段里，这种操作数称为立即数。

        基址变址寻址：

 指令---栈相关指令

        在程序调用、中断调用的子程序中一般使用PUSH和POP指令实现现场信息的保护及恢复。

        堆栈是以后进先出（LIFO）的原则存取信息的一种存储区域。 堆栈的段地址存放在SS中，SP在任何时候都指向栈顶，进出栈后自动修改SP。 在信息的存与取的过程中，栈顶是堆栈区的动端，而堆栈区的另一端则是固定不变的，这端称为栈底。 堆栈以字为单位进行压入弹出操作。          8088/8086系统中，初始化后SP指向堆栈底+1单元的偏移地址。

相关寄存器：

        SS、段寄存器，存放堆栈的基地址

        SP、变址寄存器，存放栈顶的偏移位置。

  相关指令：

 pop：出栈

push：入栈

pushfd：把标志寄存器（eflags）内容依次压入栈。

popfd：把栈中内容依次赋值给标志寄存器（eflags）。

pusha：将通用寄存器压栈，按照AX,CX,DX,BX,SP（执行pusha之前的值）,BP,SI,和DI的顺序将16位通用寄存器压入栈。注意：32位的顺序有不同

官方伪代码：

popa：按照与pusha相反的方式弹出栈。

官方伪代码：

PUSHA、POPA参考文章：

PUSHA/PUSHAD POPA/POPAD 指令详解_车子（chezi）-CSDN博客_pushad

eg： 压栈减一，出栈加一。

        PUSH指令只能对字操作，不能用立即寻址方式。POP指令只能是字操作，立即数、CS不能作为目的操作数

 指令---跳转指令

CMP指令：比较指令

格式：CMP  目的操作数  源操作数

比较方法：

例：CMP AL，10H     ；AL-10H,不保存结果,但影响标志,可用于数据大小比较。 设指令执行前AL＝96H，则执行后AL不变，AL-10=86H。SF=1，PF=0，ZF=0，OF=0，CF=0，AF=0无符号数：CF=0，即AL>10H注：用于比较两个数的大小，可作为条件转移指令转移的条件

转移指令：

        当存在数据比较是，会导致psw状态寄存器发生改变，通过状态寄存器，决定是否跳转。

两图一致：

  指令---调用指令（未完待续）

CALL（调用）、RET（返回）

调用顺序：

执行过程：
保护断点；将调用指令的下一条指令的地址（断点）压入堆栈
获取子过程的入口地址；子过程第1条指令的偏移地址（或段地址和偏移地址）
执行子过程，含相应参数的保存及恢复；
恢复断点，返回原程序。将断点偏移地址（或偏移地址和段地址）由堆栈弹出

 Near call 近调用、

        指一般当前进程内的函数跳转都在此范围内

Far call 远调用、

        一般用于系统调用或调用其他进程内的函数。

中断：