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2018-2019-1 20165228 《信息安全系统设计基础》第三周学习总结

教材学习内容总结

程序的机器级表示：

计算机系统的两种重要抽象

• ISA（Instruction set architecture)：指令集体系结构，机器级程序的格式和行为。定义了处理器状态指令的格式，以及每条指令对状态的影响。

• 机器级程序使用的存储器地址是虚拟地址，提供的存储器模型看上去是一个非常大的字节数组。存储器系统实际表现是将多个硬件存储器和操作系统软件组合起来。

  汇编代码及其特点

• 直接面向处理器的程序设计语言。编译器将C语言代码转化为处理器执行的基本指令，汇编语言非常接近于机器代码。

• 特点：可读性相较于机器代码更好的文本格式表示

  X86-64指令

  

• 指令长度：1到15字节不等

• 指令格式：OPER [DEST [, SRC]] ;注释

  如何得到C语言代码的汇编代码

• 运行GCC编译器产生一个汇编文件code.s

gcc -Og -S code.c
//-Og表示优化程度，比如-01表示使用第一级优化，优化的级别与编译时间和最终产生代码的形式都有关系。

• 使用-c命令选项，GCC编译并汇编该代码得到code.o

gcc -c code.c

• 目标代码：二进制形式，无法直接查看，机器实际执行的程序只是对一系列指令进行编码的字节序列。

  如何根据目标代码得到可读的内容

• 使用反汇编器（disassembler），可根据目标代码产生一种类似于汇编代码的格式。

objdump -d code.o

处理器：

• 程序处理器：只是下条将要执行的指令在存储器中的地址
• 整数寄存器：包含16个命名的位置，分别存储64位值。可用来记录某些文件状态，也可用来保存临时值。
• 条纹寄存器：保存最近执行的算数或逻辑指令的状态信息。

• 浮点寄存器：一组向量寄存器可以存放一个或多个证书或浮点数值。

  处理器的通用目的寄存器

• X86-64的中央处理单元(cpu)包含一组16个存储64位值的通用目的寄存器

  汇编指令

• mov类指令：源操作数的值复制到目的操作数中。
• movb 传送字节
• movw 传送字
• movvl 传送双字
• movz 零扩展
• 一元操作
• INC 加一
• DEC 减一
• NEG 取负
• NOT 取补
• 二元操作
• ADD 加
• SUB 减
• IMUL 乘
• XOR 异或
• OR 或
• AND 与

• 控制

条件码

 ```
 CF:进位标志

 ZF:零标志

 SF:符号标志

 OF:溢出标志
 ```

循环(while, for)

 C语言do-while循环：
  

     do
    body-statement
    while(test-expr);

 汇编实现形式：
 

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

寻址方式

• 立即数寻址：操作数在指令中直接给出，只能用于源操作数，数据长度应与目的操作数长度匹配。
• 寄存器寻址：数放在CPU的内部寄存器中，源操作数与目的操作数长度应一致。

• 存储器寻址：操作数存放在存储器中，指令中给出操作数的偏移地址信息。

  过程

• 一组指定的参数和一个可选的返回值实现某种功能。
• 形式：函数、方法、子例程、处理函数等。
• 实现过程需要的机器级支持机制
• 传递控制
• 传递数据

• 分配和释放内存

  分配和释放内存

• 栈上的局部存储

• 寄存器中的局部存储空间
  栈帧：过程活动记录，是编译器用来实现过程/函数调用的一种数据结构。逻辑上讲，栈帧就是一个函数执行的黄精：函数参数、函数的局部变量、函数执行完后返回到哪里等等。
  延伸方式：栈是从高地址向低地址延伸。每个函数的每次调用都有自己独立的一个栈帧，即里面维持着所需要的各种信息。寄存器ebp指向当前的栈帧的地步（高地址），寄存器esp指向当前的栈帧顶部（低地址）。

  异质的数据结构

• C语言的struct声明创建一个数据类型，将可能不同类型的对象聚合到一个对象中。

• 结构的所有组成部分都存放在一段连续区域内，结构的指针就是结构第一个字节的地址。

  数据对齐

• 对于大多数x86-64指令来说，保持数据对齐能够提高效率，但是它不会影响程序的行为。

  代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：GDB调试问题“No source file named file.c. Make breakpoint pending on future shared library load?”和“没有符号表被读取。请使用”file” 命令”

• 问题1解决方案：在编译的时候，没有加-g的选项，导致没有产生调试符号。

  代码托管

  学习进度条

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