2017-2018-1 20155235 《信息安全系统设计基础》第十四周学习总结

教材学习内容总结

1.X86 寻址方式的变化：
DOS时代的平坦模式，不区分用户空间和内核空间，很不安全；
8086的分段模式；
IA32的带保护模式的平坦模式

2.机器编程的两种抽象：

指令集体系结构（Instruction set architecture,ISA）——定义指令格式以及每条指令执行之后对状态的影响。大多数ISA将程序行为描述成按顺序执行的；
虚拟地址

3.一些处理器状态

• 1.PC，即程序计数器，用来指示将要执行的下一条指令在存储器中的地址；

• 2.整数寄存器，存储数据；条件码寄存器，保存逻辑指令状态信息；等

4.gcc -S xxx.c 可以得到C语言编译器产生的汇编代码，但不会做其他工作；使用“-c”命令，GCC就会编译并汇编该代码，得到二进制文件XXX.o。由此可见，机器执行的实际上是对一系列指令进行编码的字节序列。

5.函数中通用的汇编语句：

pushl %ebp //将该寄存器内容全部压入程序栈
movl %esp,%ebp
addl %eax,accum
popl %ebp````

6.64位机器上想要得到32代码： gcc -m32 -S xxx.c
7.反汇编器：

根据目标代码产生一种类似于汇编代码的格式。在linux中，可以通过objdump -d xxx.o实现

8.二进制文件可以用od 命令查看，也可以用gdb的x命令查看。有些输出内容过多，我们可以使用 more或less命令结合管道查看，也可以使用输出重定向来查看：

od code.o | more
od code.o > code.txt

9.Linux和的汇编格式为ATT格式，而Windows的为Intel格式。二者在语法上有区别——后者省略了指示大小的后缀、寄存器前的%等。

10.intel用术语“字”来表示16位数据类型。
int和long int都是4字节即双字长度；
char是单字节；
指针存储为4字节的双字。另外，在汇编代码中，b表示字节；w表示字，l表示双字

11.一个IA32中央处理单元（CPU）包含一组8个存储32位值的寄存器。其中，esi edi可以用来操纵数组，esp ebp用来操纵栈帧。另外四个寄存器为通用（在32位和16位机器上都可以用）寄存器。然而，当单独使用其低四位的时候，一旦结果多于8位，仍然会发生溢出。

12.理解操作数的三种类型：

立即数（不超过32位的数值）
寄存器（用Ea表示任意寄存器a,R[Ea]表示它的值）
存储器（会根据计算出来的地址访问某个内存，用M[addr]表示）

13.寻址方式的通用公式：
有效地址可以表示为Imm+R[Eb]+R[Ei]*s。
Imm为立即数偏移；Eb为基址寄存器；Ei为变址寄存器；s为比例因子。
如：

• 1.Ea——操作数值：R[Ea]
  
• 2.(Ea）——操作数值：M（R[Ea]）
  
• 3.Imm(Ea)——操作数值：M(Imm+R[Ea])

14.mov语句表示将值从源操作数“移给”目的操作数（前者在前，后者在后），相当于赋值。在IA32中规定不能从内存地址直接MOV到另一个内存地址，要用寄存器进行中转。其中，MOVS是符号扩展；MOVZ是零扩展。

• 1.MOV：将源操作数的值复制到目的操作数中；
  
• 2.MOVS：将一个较小的源数据复制到一个较大的数据位置，高位用位扩展；
  
• 3.MOVZ：将一个较小的源数据复制到一个较大的数据位置，高位用零扩展。

15.push,pop语句：

1.push：把数据压入栈中；
2.pop：删除数据。
3.栈遵循“后进先出”的原则，且栈顶向下增长；在栈指针%esp中保存着栈顶元素的指针。

16.leal，加载有效地址；将数据从存储器读到寄存器

1.NEG，取负
2.SUB S,D，将D-S的结果送至D
3.移位操作 SAL,SHL,SAR,SHR的移位量可以是立即数或%cl中的数

17.除了leal外，其他逻辑操作都会设置条件码。另外，有些操作只设置条件码而不将结果送至操作数——CMP：比较指令，与SUB类似；TEST指令，与AND类似（当两数相等的时候，会将条件码都设置成0）

18.SET类指令根据t=a-b的结果所设置的条件码来将一个字节（目的操作数）设置为0或者1

19.跳转指令：

• 1.无条件跳转——jmp.<标号> 跳转到标号所指示的语句处；jmp *<操作数指示符>

【注意：如果形如%eax，即以%eax中的值作为跳转目标；而形如（%eax）则是以其中的值作为地址，读出跳转目标】

• 2.有条件跳转——类似于SET类指令，是根据条件码或者其组合来跳转

20.do-while语句等价的goto语句

loop:   
body-statement     
t = test-sxpr;     
    if(t)     
        goto loop;     

21.while语句等价的goto语句

t = test-sxpr;    
if(!t)    
    goto done;      
loop:    
    body-statement   
    t = test-sxpr;    
        if(t)    
    goto loop;   
done:   

22.for循环的流程：程序首先对初试表达式init-expr求值，然后进入循环；在循环中它先对测试条件test-expr求值，如果为假则退出循环否则执行循环体；最后对更新表达式求值。

23.switch语句根据一个整数索引值进行多重分支；通过使用跳转表使其更加高效。跳转表是一个数组，表项i是一个代码段地址（C语言用&表示一个指向数据值的指针；而&&表示一个指向代码位置的指针）

24.IA32利用程序栈来支持过程调用（包括将数据和控制）。为单个过程分配的那部分栈做栈帧。最底端（地址最大）%ebp为帧指针；最顶端（地址最小）%esp为栈指针。当程序执行时，栈指针可以移动。

25.转移控制

• 1.call指令：后接被调用过程的起始的指令地址。效果是将返回地址入栈，并跳转到被调用过程的起始处。
  
• 2.ret指令：从栈中弹出地址，并跳转到这个位置。

26.编译器根据一组很简单的惯例产生管理栈结构的代码。参数在栈上传递给函数，可以从栈中相对于%ebp的正偏移量来访问它们。可以用push指令或者是从栈指针中减去偏移量来分配在栈上的空间。

注意：

1.当带选项-S和-O1运行gcc时，会产生xxx.s文件，其中带有‘.‘开头的行是指导汇编器和链接器的命令。
2.gcc -S产生的汇编代码中可以把以‘.‘开头的语句删除再使用也没关系。
3.了解Linux和windows的汇编格式的区别，Intel代码省略了指示大小的后缀，即‘l‘；Intel代码省略了寄存器名字前面的‘%‘符号，用的是esp,而不是%esp。

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：以前对源代码转化为可执行代码之间的过程记得不够牢靠
• 问题1解决方案：把其他周的代码都转化了一遍......从此记住了

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：主要问题在实验五里。
• 问题1解决方案：答案也在实验五博客里

代码托管

（statistics.sh脚本的运行结果截图）

上周考试错题总结

结对及互评

点评模板：

• 博客中值得学习的或问题：
  • xxx
  • xxx
  • ...
• 代码中值得学习的或问题：
  • xxx
  • xxx
  • ...
• 其他

本周结对学习情况

20155211
- 结对照片
- 结对学习内容
-

其他（感悟、思考等，可选）

虚拟机真有意思，Linux真有意思（微笑）

学习进度条

尝试一下记录「计划学习时间」和「实际学习时间」，到期末看看能不能改进自己的计划能力。这个工作学习中很重要，也很有用。
耗时估计的公式
：Y=X+X/N ，Y=X-X/N，训练次数多了，X、Y就接近了。

参考：软件工程软件的估计为什么这么难，软件工程 估计方法

• 计划学习时间:25小时

• 实际学习时间:25小时

• 改进情况：

(有空多看看现代软件工程 课件
软件工程师能力自我评价表)

参考资料

• 《深入理解计算机系统V3》学习指导
• 源代码到可执行代码的过程以及Makefile的编写
• 老师给出的教材导读