D - Thoth

IA32
Intel Architecture
Capítulo 3
Slides adaptados dos slides do professor Pedro Pereira
Consultar slides originais
Centro de Cálculo
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
João Pedro Patriarca ([email protected])
Motivação
bib: CSPP, cap. 3
•
•
•
Debug (demo)
Optimizar código (mesmo que escrito em C)
Melhor compreensão do C
– Ponteiros;
– Passagem de parâmetros;
– etc…
CCISEL
Programação em Sistemas Computacionais
2
Processo na geração de uma aplicação
bib: CSPP, cap. 3
sum.c
Pré-processador
cpp , gcc –E
•
O pré-processador interpreta as linhas
iniciadas com ‘#’ no ficheiro fonte (texto) e
gera outro ficheiro fonte
•
O compilador gera o ficheiro em assembly
(texto) com as instruções a executar
•
O assemblador gera o ficheiro objecto (binário)
realocável com código de máquina das
instruções
•
O Linker gera o ficheiro executável (binário)
depois de juntar com o código dos outros
módulos
sum.i
Compilador
cc , gcc –S
sum.s
Assemblador
as , gcc –c
sum.o
Linker
ld , gcc
sum
gcc –Wall –pedantic –O2 –masm=intel –save-temps sum.c –o sum
CCISEL
Programação em Sistemas Computacionais
3
Desassemble a partir do ficheiro objecto realocável
bib: CSPP, cap. 3
•
Reverse do ficheiro objecto
– $ objdump –d –M intel xpto.o > xpto.od
• Opção d: desassembla apenas conteúdo de secções com código para o
ficheiro xpto.od
– $ objdump –D –M intel xpto.o > xpto.od
• Opção D: desassembla conteúdo de todas as secções para ficheiro xpto.od
– permite observar o conteúdo das secções de dados e constantes
– $ objdump –j .data –s xpto.o
• Opção –j: apresenta informação apenas da secção <name> (.data)
• Opção –s: apresenta todo o conteúdo da secção referida com a opção -j
CCISEL
Programação em Sistemas Computacionais
4
Intruções e operandos das instruções
bib: CSPP, cap. 3
•
Instruções:
–
–
–
–
–
–
Tansferência
Aritméticas
Lógicas
Shifts
Transferência de controlo
Outras instruções
• manipulação de bits
•
Instruções com 0, 1 ou 2 operandos
– ret
– push ebx
– mov ax,cx
•
(o 1º operando é o destino)
Tipos de operandos
– Imediato (valor constante): 577 0x1F
– Registo (valor em registo): eax bl ch si
– Memória (valor em memória):
[var_name] [esi] [edx+9] [eax+edx]
CCISEL
Programação em Sistemas Computacionais
5
Registos
bib: CSPP, cap. 3
•
•
•
8 registos de 32 bits de uso (quase) genérico
Alguns com acesso a 8 e 16 bits
Alguns com contexto de utilização
–
–
–
–
•
esp
ebp
esi, edi
ecx
32 bit
stack pointer
eax
base pointer
ebx
(em strings)
ecx
(em contagens)
edx
Outros registos
esi
– eip
Instruction Pointer edi
ebp
– eflags
(para flags)
esp
• c-carry; p-parity; z-zero; s-sign;
o-overflow; d-direction
32 bit
16 bit
8 bit
ah
bh
ch
dh
al
bl
cl
dl
si
di
bp
sp
16 bit
ax
bx
cx
dx
si
di
bp
sp
– cs, ds, ss, es, fs, gs selectores de segmento (16 bits)
8 bits - byte
16 bits - word
32 bits - double word
CCISEL
Programação em Sistemas Computacionais
6
Modos de endereçamento
bib: CSPP, cap. 3
•
Forma genérica
– endereço = [registo + scale*registo + imediato]
• registo – qualquer registo a 32 bits
• scale – 1, 2, 4 ou 8
• imediato – definido a 8, 16 ou 32 bits (valores positivos e negativos)
•
Não necessita de ter todas as componentes
–
–
–
–
–
•
Endereço = imediato
Endereço = registo
Endereço = registo + imediato
Endereço = registo + registo
Endereço = registo + scale*registo
(directo)
(indirecto)
(baseado)
(indexado)
(indexado escalado)
Exemplo
mov eax, [esi+4*edi+15]
CCISEL
Programação em Sistemas Computacionais
7
Exemplos com os modos de endereçamento
bib: CSPP, cap. 3
•
Dados os seguintes valores nos registos e em memória
0x100
0x1
0x3
eax
ecx
edx
•
0x100
0xFF
0x104
0xAB
0x108
0x13
0x10C
0x11
Qual o valor que fica no registo bl com cada uma das instruções:
mov
bl, ah
bl
mov
bl, [0x104]
bl 0xAB
bl=Mb[0x104];
mov
bl, 104
bl 104
bl=104;
mov
bl, [eax]
bl 255
bl=Mb[eax];
mov
bl, [eax+4]
bl 0xAB
bl=Mb[eax+4];
mov
bl, [eax+edx+9]
bl 0x11
bl=Mb[eax+edx+9];
mov
bl, [ecx*4+0xFC]
bl 0xFF
bl=Mb[ecx*4+0xFC];
mov
bl, [eax+edx*4]
bl 0x11
bl=Mb[eax+edx*4];
CCISEL
1
Programação em Sistemas Computacionais
bl=ah;
8
Jumps
bib: CSPP, cap. 3
•
Jump incondicional
– Directo:
jmp .L5
goto L5;
jmp L
– A execução continua na instrução do endereço indicado
goto eax;
jmp eax
– Indirecto: jmp R
– A execução continua na instrução do endereço armazenado no registo
indicado
•
Jumps condicionados aos valor das flags
–
–
–
–
–
–
j(e|z) L
js L
j(g|nle)
j(l|nge)
j(a|nbe)
j(b|nae)
CCISEL
if (zf) goto L;
jn(e|z) L
if (sf) goto L;
jns L
L if (~(sf^of)&~zf) j(ge|nl) L
L if (sf^of)
j(le|ng) L
L if (~cf&~zf)
j(ae|nb) L
L if (cf)
j(be|na) L
Programação em Sistemas Computacionais
if (~zf) goto L;
if (~sf) …
if (~(sf^of))
if ((sf^of)|zf)
if (~cf)
if (cf|zf)
9
Instruções com Flags
bib: CSPP, cap. 3
•
Comparações
– cmp
cmp eax, 10
A , B
– Actualiza flags com o resultado de A – B
sem alterar A e B
test eax, eax
– test A , B
– Actualiza flags com o resultado de A & B
sem alterar A e B
•
Obter valor das flags
–
–
–
–
–
–
set(e|z) D
sets D
set(g|nle)
set(l|nge)
set(a|nbe)
set(b|nae)
CCISEL
zf =
sf =
...
eax==10;
eax<10;
zf =
sf =
...
eax==0;
eax<0;
D – registo a 8 bits fica com 0 ou 1
D = zf;
setn(e|z) D
D = sf;
setns D
D D = ~(sf^of)&~zf; set(ge|nl) D
D D = sf^of;
set(le|ng) D
D D = ~cf&~zf;
set(ae|nb) D
D D = cf;
set(be|na) D
Programação em Sistemas Computacionais
D = ~zf;
D = ~sf;
D = ~(sf^of);
D = (sf^of)|zf;
D = ~cf;
D = cf|zf;
10
Exemplo switch
.text
.globl test_switch2
.type test_switch2, @function
test_switch2:
push ebp
mov eax, -1
mov ebp, esp
mov edx, [ebp+16]
cmp edx, 4
ja
.L9
jmp [edx*4+.L8]
.section
.rodata
.L8:.long .L3
.long .L4
.long .L5
.long .L6
.long .L7
.text
.L3:mov eax, [ebp+12]
add eax, [ebp+8]
.L9:pop ebp
ret
.L7:# a+1 ret
.L4:# a-b ret
.L5:# a/b ret
.L6:# a*b ret
CCISEL
bib: CSPP, cap. 3
int test_switch2(int a, int b, int op) {
switch(op) {
case 0: return a+b;
case 1: return a-b;
case 2: return a/b;
case 3: return a*b;
case 4: return a+1;
default: return -1;
}
}
Programação em Sistemas Computacionais
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