2017-2018-1 20155318 《信息安全系统设计基础》第五周学习总结

2017-2018-1 20155318 《信息安全系统设计基础》第五周学习总结

教材学习内容总结

本周学习了第三章程序的机器级表示，教材学习内容如下：

1. ISA（指令集体系结构）：机器级程序的格式和行为，定义处理器状态、指令的格式以及每条指令对状态的影响
2. 编译处理过程指令

• C预处理器插入宏和头文件：gcc -E xxx.c -o xxx.i
• 编译器产生源代码的汇编代码：gcc -S xxx.i -o xxx.s
• 汇编器化成二进制目标代码：gcc -c xxx.s -o xxx.o
• 链接器生成最终可执行文件：gcc xxx. -o xxx
• 反汇编objdump -d xxx.o -o xxx.s
• 建立函数调用栈帧的汇编代码：

pushl   %ebp 将寄存器%ebp中的内容压入程序栈
movl    %esp,%ebp  将%ebp中的内容放入寄存器%esp
......
popl    %ebp 寄存器%ebp中内容出栈
ret 返回结果

3. ATT格式和Intel格式区别（Linux和Windows下汇编格式区别）

• Intel代码省略了指示大小的后缀。我们看到指令mov，而不是movl。
• Intel代码省略了寄存器名字前面的‘%’符号。用的是esp，而不是%esp。
• Intel代码用不同的方式来描述存储器中位置。

4. 64位机器得到32代码指令：gcc -m32 -S xxx.c
5. 寄存器

• 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。用来存储整数数据和指针，分别是

指令	寄存器
%ax （%ah %al）	通用寄存器
%cx （%ch %cl）	通用寄存器
%dx (%dh %dl)	通用寄存器
%bx (%bh %bl)	通用寄存器
%si	用来操纵数组
%di	用来操纵数组
%sp	操纵栈帧
%bp	操纵栈帧

• 注意对于32位的eax,16位的ax,8位的ah,al都是独立的

6. 寻址方式：

• 立即数寻址方式：操作数为常数值，写作$后加一个整数。
• 寄存器寻址方式：操作数为某个寄存器中的内容。
• 存储器寻址方式：根据计算出来的地址访问某个存储器的位置。

7. 寻址模式：一个立即数偏移Imm，一个基址寄存器Eb，一个变址寄存器Ei，一个比例因子s（必须为1,2,4,8）有效地址计算为:Imm(Eb,Ei,s) = Imm + R[Eb] + R[Ei]*s
8. mov S,D S中的字节传送到D中
   9.push和pop：

pushl S       R[%esp] ← R[%esp]-4，M[R[%esp]] ← S
popl D       D ← M[R[%esp]]，R[%esp] ← R[%esp]+4

10.标志

标志	用途
CF	进位标志，最近操作使高位产生进位，用来检测无符号操作数的溢出
ZF	零标志，最近操作得出的结果为0
SF	符号标志，最近操作得到的结果为负数
OF	溢出标志，最近操作导致一个补码溢出-正溢出或负溢出。

11. 栈帧结构：为单个过程分配的栈叫做栈帧，寄存器%ebp为帧指针，寄存器指针%esp为栈指针，程序执行时栈指针移动，大多数信息的访问都是相对于帧指针。栈向低地址方向增长，而栈指针%esp指向栈顶元素。

12. 转移控制

• call：目标是指明被调用过程起始的指令地址，效果是将返回地址入栈，并跳转到被调用过程的起始处。
• ret：从栈中弹出地址，并跳转到这个位置。函数返回值存在%eax中

13. 栈帧的gdb命令

• backtrace/bt:打印当前的函数调用栈的所有信息。后面加n或-n表示打印栈顶上n层（或者下n层）的栈信息。
• frame n:n为栈中的层编号，从0开始，类似C语言中数组的下标。移动到n指定的栈帧中去，并打印选中的栈的信息。如果没有n，则打印当前帧的信息。
• up n:表示向栈的顶移动n层。
• down n：表示向栈底移动n层。

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：leaq指令的运用

• 问题1解决方案：

• 在编译课本129页代码时产生了scale.s的文件，其中有三条leaq指令
  

• 查询了加载有效地址leaq指令的用途：从内存读取数据到寄存器，可以执行加法和乘法，如leaq7(%rdx,%rdx,4)是7+(x+4x)的意思

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：调试运行mstore
• 解决方案：
• 用-S产生汇编代码.s文件，用-c产生目标代码.o文件。用ls命令查看
  

• 用objdump -d xxx.o指令得到反汇编结果
  

• 将C语言文件编译成可执行文件并查看可执行文件的二进制内容
  

• 生成可执行文件prog
  

代码托管

上周考试错题总结

1. 下面和代码可移植性相关的C语言属性有（）

• A .#define
• B .typedef
• C .sizeof()
• D .union
• 答案： A B C
• 解析：#define可以定义宏使得变量可移植，typedef可以使得类型可移植，sizeof()使得不同类型长度可移植。

2. int x; x的二进制为[10010101], x>>4的值为（）

• A .[10010101]
• B .[00001001]
• C .[11111001]
• D .[01010000]
• 答案： C
• 解析：x是有符号数，有符号数右移补1！

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

- [20155227](http://www.cnblogs.com/guyanlin/p/7709615.html)

其他（感悟、思考等）

本周学习的第三张主要是汇编知识，之前汇编语言学的比较浅，所以算是在查漏补缺。

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	0/0	1/1	3/3
第二周	100/100	1/2	3/6
第三周	300/400	1/3	4/10
第四周	0/400	1/4	2/12
第五周	25/425	1/5	4/16

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:5小时

• 实际学习时间:4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
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