深入理解计算机系统脑图

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发布于：Oct 20, 2020

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PART1: 计算机系统漫游

• 组成设备

PART3: 程序的机器级表示

• 一个可执行程序
  • 编译过程
    • 预处理
    • 编译
    • 汇编
    • 连接
  • 编译细节
    • gcc -O[g|1|2] <file>优化等级
    • 编译器优化可能会调整代码次序，源代码会严重变形，导致并发时不满足顺序一致性内存模型
• 数据格式
  • 字节，字，双字，四字
  • 数据类型的汇编代码表示
    • b, w, l, q
• 操作数指示符
  • 操作数可以是立即数值、寄存器值和来自内存的值
  • 立即数的形式$Imm
  • 寄存器的形式%r
  • 内存寻址的形式Imm(rb, ri, si)
    • 表示M[Imm + R[rb] + R[ri]*si，参数是可以省略的，如(,%rcx,)
    • M[]表示取内存值，R[]表示取寄存器值
• 数据传送指令
  • mov[数据大小]
• 几类寄存器的格式
  • r[a|b|c|d]x、eax、ax、al
  • r[s|d]i、esi、si、sil
  • r[b|s]p、esp、sp、spl
  • r[8-9]、r8d、r8w、r8b
  • 简记：有r说明4字、e说明双字、l说明字节，剩下的就说明是单字
• lea(load effective address)取有效地址
  • leaq 7(%rdi, %rsi, 4), %rax，则%rad=7+R[%rdi]+R[%rsi]*4
  • 处理用在取地址，还可以用在简单的加法和乘法

栈

1
2
3
4
5
6

低地址：
    栈顶：%rsp-> |   |
                |   |
                .....
    栈底        |   |
高地址

• pushq S(4字)
  • R[%rsp] <- R[%rsp]-8，栈顶指针减8
    • 相当于subq $8, %rsp
  • M[R[%rsp]] <- S，入栈
    • 相当于movq %rbp, (%rsp)
  • 区别在于pushq指令编码为1字节
• 弹出同理
  • 出栈
  • 指针加
• 知道了栈内存的分布，则可用内存寻址访问栈
  • movq 8(%rsp), %rdx，把栈第二个元素存到rdx寄存器中

运算符

• 算数运算符
  • 常见的算数运算符有加减乘除，与或非异或，算数(sa[l|r])逻辑(sh[l|r])左右移等
    • 这些运算符都会改变条件码，以实现条件控制
  • 特殊的算数操作
• 条件码
  • 常用条件码有：
    • CF：进位标志
    • ZF：零标志
    • SF：符号标志
  • 不改变条件码的操作
    • cmp[b|w|l|q]，与sub相同，只是不改变条件码
    • test[b|w|l|q]，与and相同，只是不改变条件码
  • 访问条件码
    • 根据条件码设置寄存器01，称为set操作，后缀指明 考虑的条件码组合 ，如setl R(set less)将D设为SF^OF