Skip to content

Latest commit

 

History

History

02-asm

Folders and files

NameName
Last commit message
Last commit date

parent directory

..
32bits.S
32bits.S
 
 
README.md
README.md
 
 
arithmetic.S
arithmetic.S
 
 
conditions.S
conditions.S
 
 
read_write.S
read_write.S
 
 
shifts.S
shifts.S
 
 
simpleio_x86_64.S
simpleio_x86_64.S
 
 

README.md

[АК]ОС 2. Язык ассемблера. Представление целых чисел. Сдвиги. GDB.

Видео

[youtube]

[vk]

Файлики с кодом

  1. Читаем число и сразу печатаем
  2. Складываем два числа
  3. Условные и безусловные переходы
  4. Использование 32-битных регистров
  5. Сдвиги - можно подебажить и посмотреть, что происходит

Компиляция и запуск:

Компиляция:

gcc <file_name> -o <binname>

gcc prog.S simpleio_x64_64.S -o prog

Запуск:

./prog

Сгенерировать asm код из c:

gcc -S -O0 file.c

Появится файлик file.s

simpleio

readi32 - считать 32 битное число (сложится в eax)

readi64 - считать 64 битное число (сложится в rax)

writei32 - напечатать 32 битное число (печатается из edi)

writei64 - напечатать 64 битное число (печатается из rdi)

Все библиотечные функции не меняют значения регистров rsp, rbp, rbx, r12, r13, r14, r15.

Если ввод закончен, что флаг CF выставится в 1. Проверить по jc.

Чтобы закончить ввод нужно нажать CTRL+D или произвести ввод из файла cat file.txt | ./a.out или через echo "1 2 3" | ./a.out

Регистры:

rax rcx rdx rbx rsi rdi rsp rbp r8 r9 r10 r11 r12 r13 r14 r15

Части регистров:

64-бит 32-бит 16-бит 8-бит 8-бит (старший)
rax eax ax al ah
rcx ecx cx cl ch
rdx edx dx dl dh
rbx ebx bx bl bh
rsi esi si sil
rdi edi di dil
rsp esp sp spl
rbp ebp bp bpl
r8 r8d r8w r8b
r9 r9d r9w r9b
r10 r10d r10w r10b
r11 r11d r11w r11b
r12 r12d r12w r12b
r13 r13d r13w r13b
r14 r14d r14w r14b
r15 r15d r15w r15b 
  ┌──────────────────────────────┐
  │             rax              │
  └───────────────┬──────────────┤
                  │     eax      │
                  └───────┬──────┤
                          │  ax  │
                          ├──┬───┤
                          │ah│al │
                          └──┴───┘

Инструкции:

    add     DST, SRC   /* DST += SRC */
    sub     DST, SRC   /* DST -= SRC */
    inc     DST        /* ++DST */
    dec     DST        /* --DST */
    neg     DST        /* DST = -DST */
    mov     DST, SRC   /* DST = SRC */
    imul    SRC        /* (eax,edx) = eax * SRC - знаковое */
    mul     SRC        /* (eax,edx) = eax * SRC - беззнаковое */
    and     DST, SRC   /* DST &= SRC */
    or      DST, SRC   /* DST |= SRC */
    xor     DST, SRC   /* DST ^= SRC */
    not     DST        /* DST = ~DST */
    cmp     DST, SRC   /* DST - SRC, результат не сохраняется, */
    test    DST, SRC   /* DST & SRC, результат не сохраняется  */
    adc     DST, SRC   /* DST += SRC + CF */
    sbb     DST, SRC   /* DST -= SRC - CF */

Флаги:

Большинство арифметических инструкций в результате вычисления результата инструкции устанавливают арифметические флаги слова состояния процесса.

Флаг ZF устанавливается, если в результате операции был получен нуль.

Флаг SF устанавливается, если в результате операции было получено отрицательное число.

Флаг CF устанавливается, если в результате выполнения операции произошел перенос из старшего бита результата. Например, для сложения CF устанавливается если результат сложения двух беззнаковых чисел не может быть представлен 32-битным беззнаковым числом.

Флаг OF устанавливается, если в результате выполняния операции произошло переполнение знакового результата. Например, при сложении OF устанавливается, если результат сложения двух знаковых чисел не может быть представлен 32-битным знаковым числом.

Обратите внимание, что и сложение addl, и вычитание subl устанавливают одновременно и флаг CF, и флаг OF. Сложение и вычитание знаковых и беззнаковых чисел выполняется совершенно одинаково, и поэтому используется одна инструкция и для знаковой, и для беззнаковой операции.

Переходы:

    jz      label   /* переход, если равно (нуль), ZF == 1 */
    jnz     label   /* переход, если не равно (не нуль), ZF == 0 */
    jc      label   /* переход, если CF == 1 */
    jnc     label   /* переход, если CF == 0 */
    jo      label   /* переход, если OF == 1 */
    jno     label   /* переход, если OF == 0 */
    jg      label   /* переход, если больше для знаковых чисел */
    jge     label   /* переход, если >= для знаковых чисел */
    jl      label   /* переход, если < для знаковых чисел */
    jle     label   /* переход, если <= для знаковых чисел */
    ja      label   /* переход, если > для беззнаковых чисел */
    jae     label   /* переход, если >= (беззнаковый) */
    jb      label   /* переход, если < (беззнаковый) */
    jbe     label   /* переход, если <= (беззнаковый) */

GDB:

Компиляция:

Нужно компилировать с отладочными символами, добавив -g

gcc -g prog.S simpleio_x64_64.S -o prog

Запуск:

gdb ./prog

Команды:

list (l)- показать код.  l 3 показать код с третей строки
break (b)- установить брейкпоинт. Нужно указать имя функции или строку. b main. Выполнение дойдет до этого места и остановится.
run (r) - запустить программу
info break (i b) - посмотреть брейкпоинты
del <breakpoint num> - удалить брейкпоинт с номером breakpoint_num
layout next (la next) - включить следующий layout
layout regs (la reg) - включить просмотр регистров
step (s) - сделать шаг исполнения (с заходом в функции)
next (n) - сделать шаг исполнения (без захода в функции)
continue (c) - продолжить выполнение до следующего брейкпоинта
refresh - обновить отображение (если все съехало или перекособочилось)
finish - выйти из функции
help <command> - справка по команде

p/t $rax - напечатать регистр eax бинарно
p/z $rax - напечатать регистр eax 16-рично
set $rax=5 - установить значение $eax равное 5
jump main - продолжить выполнение с другого места (не обязательно main, можно указать любое другое место или номер строки)
p/t $rax^3 - напечатать в бинарном виде рузультат выполнения команды $eax XOR 3 (другие логические операции тоже можно использовать)
ctrl+x o - переключиться между панелями (чтобы стрелка вверх работала)

Чтобы асм был в синтаксисе intel, нужно создать файл .gdbinit в той же папке или выше и поместить туда строку

set disassembly-flavor intel

Этот файл будет выполняться каждый раз, когда запускается gdb, поэтому есть смысл туда поместить команды, которые вы каждый раз запускаете.

Также можно поместить туда строку set history save on, чтобы история команд сохранялась между запусками.

Сдвиги:

Указаны быстрые пояснения к сдвигам, котоорые взяты с вики учебник по asm полное описание смотрите в источнике.

shl - логические сдвиг влево

                              До сдвига:
          +---+     +----------------------------------+
          | ? |     | 10001000100010001000100010001011 |
          +---+     +----------------------------------+
         Флаг CF    Операнд

                       Сдвиг влево на 1 бит:
          +---+     +----------------------------------+
          | 1 | <-- | 00010001000100010001000100010110 | <-- 0
          +---+     +----------------------------------+
         Флаг CF    Операнд

                      Сдвиг влево на 3 бита:
 +----+   +---+     +----------------------------------+
 | 10 |   | 0 | <-- | 01000100010001000100010001011000 | <-- 000
 +----+   +---+     +----------------------------------+
Улетели  Флаг CF    Операнд
в никуда

shr - логический сдвиг вправо

                  До сдвига:
        +----------------------------------+     +---+
        | 10001000100010001000100010001011 |     | ? |
        +----------------------------------+     +---+
        Операнд                                  Флаг CF

          Логический сдвиг вправо на 1 бит:
        +----------------------------------+     +---+
  0 --> | 01000100010001000100010001000101 | --> | 1 |
        +----------------------------------+     +---+
        Операнд                                 Флаг CF

          Логический сдвиг вправо на 3 бита:
        +----------------------------------+     +---+  +----+
000 --> | 00010001000100010001000100010001 | --> | 0 |  | 11 |
        +----------------------------------+     +---+  +----+
        Операнд                                 Флаг CF Улетели
                                                        в никуда

sal - арифметический сдвиг влево

Не отличается от shl

sar - арифметический сдвиг вправо

                  До сдвига:
        +----------------------------------+     +---+
        | 10001000100010001000100010001011 |     | ? |
        +----------------------------------+     +---+
        Операнд                                  Флаг CF
        старший бит равен 1 ==>
          ==> значение отрицательное ==>
          ==> "вдвинуть" бит 1 ---+
                                  |
  +-------------------------------+
  |
  V       Арифметический сдвиг вправо на 1 бит:
        +----------------------------------+     +---+
  1 --> | 11000100010001000100010001000101 | --> | 1 |
        +----------------------------------+     +---+
        Операнд                                 Флаг CF

          Арифметический сдвиг вправо на 3 бита:
        +----------------------------------+     +---+  +----+
111 --> | 11110001000100010001000100010001 | --> | 0 |  | 11 |
        +----------------------------------+     +---+  +----+
        Операнд                                 Флаг CF Улетели
                                                        в никуда

rol - циклический сдвиг(вращение) влево

                              До сдвига:
      +---+         +----------------------------------+
      | ? |         | 10001000100010001000100010001011 |
      +---+         +----------------------------------+
     Флаг CF        Операнд

                      Циклический сдвиг влево на 1 бит:
      +---+  1    1 +----------------------------------+
      | 1 | <--+--- | 00010001000100010001000100010111 | ---+
      +---+    |    +----------------------------------+    |
     Флаг CF   V    Операнд                                 ^
               |                                            |
               +------------------->--->--->----------------+
                1

                      Циклический сдвиг влево на 3 бита:
      +---+  0  100 +----------------------------------+
      | 0 | <--+--- | 01000100010001000100010001011100 | ---+
      +---+    |    +----------------------------------+    |
     Флаг CF   V    Операнд                                 ^
               |                                            |
               +------------------->--->--->----------------+
                100

ror - циклический сдвиг(вращение) вправо

                  До сдвига:
        +----------------------------------+         +---+
        | 10001000100010001000100010001011 |         | ? |
        +----------------------------------+         +---+
        Операнд                                     Флаг CF

          Циклический сдвиг вправо на 1 бит:
        +----------------------------------+ 1    1  +---+
   +--- | 11000100010001000100010001000101 | ---+--> | 1 |
   |    +----------------------------------+    |    +---+
   ^    Операнд                                 V   Флаг CF
   |                                            |
   +-------------------<---<---<----------------+
                                               1

          Циклический сдвиг вправо на 3 бита:
        +----------------------------------+ 011  0  +---+
   +--- | 01110001000100010001000100010001 | ---+--> | 0 |
   |    +----------------------------------+    |    +---+
   ^    Операнд                                 V   Флаг CF
   |                                            |
   +-------------------<---<---<----------------+
                                             011

Ref:

  1. https://github.com/victor-yacovlev/fpmi-caos/tree/master/practice/x86-64
  2. https://ru.wikibooks.org/wiki/%D0%90%D1%81%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B1%D0%BB%D0%B5%D1%80_%D0%B2_Linux_%D0%B4%D0%BB%D1%8F_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B2_C
  3. https://github.com/blackav/hse-caos-2020