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超级菜鸟2004
[专家分：0] 发布于 2004-08-28 09:29:00
汇编语言的准备知识--给初次接触汇编者(2)
汇编指令的操作数可以是内存中的数据, 如何让程序从内存中正确取得所需要的数据就是对内存的寻址.
INTEL 的CPU 可以工作在两种寻址模式:实模式和保护模式. 前者已经过时,就不讲了, WINDOWS 现在是32位保护模式的系统, PE 文件就基本是运行在一个32位线性地址空间, 所以这里就只介绍32位线性空间的寻址方式.
其实线性地址的概念是很直观的, 就想象一系列字节排成一长队,第一个字节编号为0, 第二个编号位1, .... 一直到4294967295(十六进制FFFFFFFF,这是32位二进制数所能表达的最大值了). 这已经有4GB的容量! 足够容纳一个程序所有的代码和数据. 当然, 这并不表示你的机器有那么多内存. 物理内存的管理和分配是很复杂的内容, 初学者不必在意, 总之, 从程序本身的角度看, 就好象是在那么大的内存中.
在INTEL系统中, 内存地址总是由"段选择符:有效地址"的方式给出.段选择符(SELECTOR)存放在某一个段寄存器中, 有效地址则可由不同的方式给出. 段选择符通过检索段描述符确定段的起始地址, 长度(又称段限制), 粒度, 存取权限, 访问性质等. 先不用深究这些, 只要知道段选择符可以确定段的性质就行了. 一旦由选择符确定了段, 有效地址相对于段的基地址开始算. 比如由选择符1A7选择的数据段, 其基地址是400000, 把1A7 装入DS中, 就确定使用该数据段. DS:0 就指向线性地址400000. DS:1F5278 就指向线性地址5E5278. 我们在一般情况下, 看不到也不需要看到段的起始地址, 只需要关心在该段中的有效地址就行了. 在32位系统中, 有效地址也是由32位数字表示, 就是说, 只要有一个段就足以涵盖4GB线性地址空间, 为什么还要有不同的段选择符呢? 正如前面所说的, 这是为了对数据进行不同性质的访问. 非法的访问将产生异常中断, 而这正是保护模式的核心内容, 是构造优先级和多任务系统的基础. 这里有涉及到很多深层的东西, 初学者先可不必理会.
有效地址的计算方式是: 基址+间址*比例因子+偏移量. 这些量都是指段内的相对于段起始地址的量度, 和段的起始地址没有关系. 比如, 基址=100000, 间址=400, 比例因子=4, 偏移量=20000, 则有效地址为:
100000+400*4+20000=100000+1000+20000=121000. 对应的线性地址是400000+121000=521000. (注意, 都是十六进制数).
基址可以放在任何32位通用寄存器中, 间址也可以放在除ESP外的任何一个通用寄存器中. 比例因子可以是1, 2, 4 或8. 偏移量是立即数. 如: [EBP+EDX*8+200]就是一个有效的有效地址表达式. 当然, 多数情况下用不着这么复杂, 间址,比例因子和偏移量不一定要出现.
内存的基本单位是字节(BYTE). 每个字节是8个二进制位, 所以每个字节能表示的最大的数是11111111, 即十进制的255. 一般来说, 用十六进制比较方便, 因为每4个二进制位刚好等于1个十六进制位, 11111111b = 0xFF. 内存中的字节是连续存放的, 两个字节构成一个字(WORD), 两个字构成一个双字(DWORD). 在INTEL架构中, 采用small endian格式, 即在内存中,高位字节在低位字节后面. 举例说明:十六进制数803E7D0C, 每两位是一个字节, 在内存中的形式是: 0C 7D 3E 80. 在32位寄存器中则是正常形式,如在EAX就是803E7D0C. 当我们的形式地址指向这个数的时候,实际上是指向第一个字节,即0C. 我们可以指定访问长度是字节, 字或者双字. 假设DS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]EDX]指向第一个字节0C:
mov AL, byte ptr DS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]EDX] ;把字节0C存入AL
mov AX, word ptr DS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]EDX] ;把字7D0C存入AX
mov EAX, dword ptr DS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]EDX] ;把双字803E7D0C存入EAX
在段的属性中,有一个就是缺省访问宽度.如果缺省访问宽度为双字(在32位系统中经常如此),那么要进行字节或字的访问,就必须用byte/word ptr显式地指明.
缺省段选择：如果指令中只有作为段内偏移的有效地址，而没有指明在哪一个段里的时候，有如下规则：
如果用ebp和esp作为基址或间址，则认为是在SS确定的段中；
其他情况，都认为是在DS确定的段中。
如果想打破这个规则，就必须使用段超越前缀。举例如下：
mov eax, dword ptr [edx] ;缺省使用DS,把DS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]EDX]指向的双字送入eax
mov ebx, dword ptr ES[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]EDX] ;使用ES:段超越前缀，把ES[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]EDX]指向的双字送入ebx
堆栈：
堆栈是一种数据结构，严格地应该叫做“栈”。“堆”是另一种类似但不同的结构。SS 和 ESP 是INTEL对栈这种数据结构的硬件支持。push/pop指令是专门针对栈结构的特定操作。SS指定一个段为栈段，ESP则指出当前的栈顶。push xxx 指令作如下操作：
把ESP的值减去4；
把xxx存入SS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]ESP]指向的内存单元。
这样，esp的值减小了4，并且SS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]ESP]指向新压入的xxx. 所以栈是“倒着长”的，从高地址向低地址方向扩展。pop yyy 指令做相反的操作，把SS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]ESP]指向的双字送到yyy指定的寄存器或内存单元，然后把esp的值加上4。这时，认为该值已被弹出，不再在栈上了，因为它虽然还暂时存在在原来的栈顶位置，但下一个push操作就会把它覆盖。因此，在栈段中地址低于esp的内存单元中的数据均被认为是未定义的。
最后,有一个要注意的事实是,汇编语言是面向机器的,指令和机器码基本上是一一对应的,所以它们的实现取决于硬件.有些看似合理的指令实际上是不存在的,比如:
mov DS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]edx], ds[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]ecx] ;内存单元之间不能直接传送
mov DS, 1A7 ;段寄存器不能直接由立即数赋值
mov EIP, 3D4E7 ;不能对指令指针直接操作.
汇编指令的操作数可以是内存中的数据, 如何让程序从内存中正确取得所需要的数据就是对内存的寻址.
INTEL 的CPU 可以工作在两种寻址模式:实模式和保护模式. 前者已经过时,就不讲了, WINDOWS 现在是32位保护模式的系统, PE 文件就基本是运行在一个32位线性地址空间, 所以这里就只介绍32位线性空间的寻址方式.
其实线性地址的概念是很直观的, 就想象一系列字节排成一长队,第一个字节编号为0, 第二个编号位1, .... 一直到4294967295(十六进制FFFFFFFF,这是32位二进制数所能表达的最大值了). 这已经有4GB的容量! 足够容纳一个程序所有的代码和数据. 当然, 这并不表示你的机器有那么多内存. 物理内存的管理和分配是很复杂的内容, 初学者不必在意, 总之, 从程序本身的角度看, 就好象是在那么大的内存中.
在INTEL系统中, 内存地址总是由"段选择符:有效地址"的方式给出.段选择符(SELECTOR)存放在某一个段寄存器中, 有效地址则可由不同的方式给出. 段选择符通过检索段描述符确定段的起始地址, 长度(又称段限制), 粒度, 存取权限, 访问性质等. 先不用深究这些, 只要知道段选择符可以确定段的性质就行了. 一旦由选择符确定了段, 有效地址相对于段的基地址开始算. 比如由选择符1A7选择的数据段, 其基地址是400000, 把1A7 装入DS中, 就确定使用该数据段. DS:0 就指向线性地址400000. DS:1F5278 就指向线性地址5E5278. 我们在一般情况下, 看不到也不需要看到段的起始地址, 只需要关心在该段中的有效地址就行了. 在32位系统中, 有效地址也是由32位数字表示, 就是说, 只要有一个段就足以涵盖4GB线性地址空间, 为什么还要有不同的段选择符呢? 正如前面所说的, 这是为了对数据进行不同性质的访问. 非法的访问将产生异常中断, 而这正是保护模式的核心内容, 是构造优先级和多任务系统的基础. 这里有涉及到很多深层的东西, 初学者先可不必理会.
有效地址的计算方式是: 基址+间址*比例因子+偏移量. 这些量都是指段内的相对于段起始地址的量度, 和段的起始地址没有关系. 比如, 基址=100000, 间址=400, 比例因子=4, 偏移量=20000, 则有效地址为:
100000+400*4+20000=100000+1000+20000=121000. 对应的线性地址是400000+121000=521000. (注意, 都是十六进制数).
基址可以放在任何32位通用寄存器中, 间址也可以放在除ESP外的任何一个通用寄存器中. 比例因子可以是1, 2, 4 或8. 偏移量是立即数. 如: [EBP+EDX*8+200]就是一个有效的有效地址表达式. 当然, 多数情况下用不着这么复杂, 间址,比例因子和偏移量不一定要出现.
内存的基本单位是字节(BYTE). 每个字节是8个二进制位, 所以每个字节能表示的最大的数是11111111, 即十进制的255. 一般来说, 用十六进制比较方便, 因为每4个二进制位刚好等于1个十六进制位, 11111111b = 0xFF. 内存中的字节是连续存放的, 两个字节构成一个字(WORD), 两个字构成一个双字(DWORD). 在INTEL架构中, 采用small endian格式, 即在内存中,高位字节在低位字节后面. 举例说明:十六进制数803E7D0C, 每两位是一个字节, 在内存中的形式是: 0C 7D 3E 80. 在32位寄存器中则是正常形式,如在EAX就是803E7D0C. 当我们的形式地址指向这个数的时候,实际上是指向第一个字节,即0C. 我们可以指定访问长度是字节, 字或者双字. 假设DS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]EDX]指向第一个字节0C:
mov AL, byte ptr DS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]EDX] ;把字节0C存入AL
mov AX, word ptr DS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]EDX] ;把字7D0C存入AX
mov EAX, dword ptr DS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]EDX] ;把双字803E7D0C存入EAX
在段的属性中,有一个就是缺省访问宽度.如果缺省访问宽度为双字(在32位系统中经常如此),那么要进行字节或字的访问,就必须用byte/word ptr显式地指明.
缺省段选择：如果指令中只有作为段内偏移的有效地址，而没有指明在哪一个段里的时候，有如下规则：
如果用ebp和esp作为基址或间址，则认为是在SS确定的段中；
其他情况，都认为是在DS确定的段中。
如果想打破这个规则，就必须使用段超越前缀。举例如下：
mov eax, dword ptr [edx] ;缺省使用DS,把DS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]EDX]指向的双字送入eax
mov ebx, dword ptr ES[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]EDX] ;使用ES:段超越前缀，把ES[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]EDX]指向的双字送入ebx
堆栈：
堆栈是一种数据结构，严格地应该叫做“栈”。“堆”是另一种类似但不同的结构。SS 和 ESP 是INTEL对栈这种数据结构的硬件支持。push/pop指令是专门针对栈结构的特定操作。SS指定一个段为栈段，ESP则指出当前的栈顶。push xxx 指令作如下操作：
把ESP的值减去4；
把xxx存入SS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]ESP]指向的内存单元。
这样，esp的值减小了4，并且SS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]ESP]指向新压入的xxx. 所以栈是“倒着长”的，从高地址向低地址方向扩展。pop yyy 指令做相反的操作，把SS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]ESP]指向的双字送到yyy指定的寄存器或内存单元，然后把esp的值加上4。这时，认为该值已被弹出，不再在栈上了，因为它虽然还暂时存在在原来的栈顶位置，但下一个push操作就会把它覆盖。因此，在栈段中地址低于esp的内存单元中的数据均被认为是未定义的。
最后,有一个要注意的事实是,汇编语言是面向机器的,指令和机器码基本上是一一对应的,所以它们的实现取决于硬件.有些看似合理的指令实际上是不存在的,比如:
mov DS[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]edx], ds[IMG]http://www.netxeyes.org/image/bbs3000/angel_smile.gif[/IMG]ecx] ;内存单元之间不能直接传送
mov DS, 1A7 ;段寄存器不能直接由立即数赋值
mov EIP, 3D4E7 ;不能对指令指针直接操作.
