【CSAPP】程序的机器级表示：基础知识
目录
0x00 英特尔x86处理器（Intel x86 Processors）
0x01 因特尔x86的演变：里程碑（Intel x86 Evolution: Milestones）
0x02 程序就像是食谱（Programs are like recipes）
0x03 冯诺依曼建筑（Von Neumann Architecture）
0x04 汇编/机器码视图：Assembly/Machine Code View
0x05 编译系统（Compilation System）
0x06 将C语言转换为目标代码（Turning C into Object Code）
0x07 汇编和二进制编码（Assembly and Binary code）
0x08 架构 - ISA指令集架构（Architecture - ISA: instruction set architecture）
0x09 定义（Definitions）
0x0A 编译器命令（Compiler command）
0x0B 使用GDB（Use GDB）
0x0C 机器指令示例（Machine Instruction Example）
0x0D 反汇编目标代码（Disassembling Object Code）
0x0E 穿插拆解（Alternate Disassembly）
0x0F x86-64 整数寄存器（x86-64 Integer Registers）
0x10 一些历史：IA32寄存器（Some History: IA32 Registers）
0x11 移动数据（Moving Date）
0x12 movq 操作数组合（movq Operand Combinations）
0x13 简单内存寻址模式（Simple Memory Addressing Modes）
0x14 理解 Swap ( )
0x15 完整的内存寻址模式（Complete Memory Addressing Modes）
0x16 地址计算指令（Address Computation Instruction）
0x17 一些算术运算（Some Arithmetic Operations）
0x18 汇编特征：数据类型（Assembly Characteristics: Data Types）
0x19 Assembly Characteristics: Operations
0x1A Object Code
0x00 英特尔x86处理器（Intel x86 Processors）
主导市场：
笔记本电脑、台式机、服务器。
进化的设计：
向后兼容，直到1978年推出的8086 - 随着时间的推移，增加了更多的功能。
复杂指令集计算机（CISC）
支持许多不同格式的指令。
精简指令集计算机（RISC）的性能难以匹敌！
但是英特尔已经做到了！ - 在速度方面。
RISC vs. CISC
0x01 因特尔x86的演变：里程碑（Intel x86 Evolution: Milestones）
0x02 程序就像是食谱（Programs are like recipes）
0x03 冯诺依曼建筑（Von Neumann Architecture）
现代计算机的一个常见模型
指令以二进制表示，就像数据一样
指令和数据存储在存储器中
0x04 汇编/机器码视图：Assembly/Machine Code View
PC: 程序计数器：① 下一条指令的地址 ② 被称为 "RIP" (x86-64)
寄存器文件： 大量使用的程序数据
条件代码：① 存储最近的算术或逻辑操作的状态信息 ② 用于条件性分支
内存： ①字节寻址阵列 ② 代码和用户数据 ③ 支持程序的堆栈
0x05 编译系统（Compilation System）
将高级C程序翻译成二进制代码，由处理器读取和执行。
0x06 将C语言转换为目标代码（Turning C into Object Code）
0x07 汇编和二进制编码（Assembly and Binary code）
汇编: ① 二进制代码的文本（符号）表示 ② 计算机硬件无法理解 ③ 一系列指令
操作代码： ① 二进制格式的指令序列，可由机器读取。 ② 它将被解析到集成电路上
指令：工作的基本单位
指令指定： ① 要在CPU上执行的操作或操作码 ② 源操作数和结果的目的地
0x08 架构 - ISA指令集架构（Architecture - ISA: instruction set architecture）
软件和硬件之间的契约 / 接口
① 操作和存储位置（寄存器）的功能定义。
② 精确描述了软件如何调用和访问硬件的操作和存储。
ISA规定了汇编的语法和语义
ISA是一个新的抽象层。
① ISA规定了硬件提供的东西，而不是它的实现方式。
② 隐藏了CPU实现的复杂性。
③ 不需要改变软件（我们可以在8086（1978）和奔腾4（2003）中运行软件，因为它们是x86 ISA的实现）
0x09 定义（Definitions）
架构： (ISA：指令集结构）一个处理器设计中需要理解或编写汇编/机器代码的部分。例如：指令集规范、寄存器。 - 微架构。架构的实现。例如：高速缓存大小和核心频率。
代码形式：① 机器代码：处理器执行的字节级程序 ② 汇编代码：机器代码的文本表示
ISA实例： ① 英特尔：x86、IA32、Itanium、x86-64 - ARM ② 几乎所有的手机上都有在使用
0x0A 编译器命令（Compiler command）
（assembly - 汇编 assembler - 汇编器 Linker - 链接器）
0x0B 使用GDB（Use GDB）
0x0C 机器指令示例（Machine Instruction Example）
0x0D 反汇编目标代码（Disassembling Object Code）
0x0E 穿插拆解（Alternate Disassembly）
❓ 那些东西可以被拆解？
① 任何可以被解释为可执行代码的东西
② 反汇编程序检查字节并重建汇编的源代码
0x0F x86-64 整数寄存器（x86-64 Integer Registers）
可以引用低位字节序（大小端）（low-order） 4 字节。（也可以引用 low-order 1&2 字节）。
0x10 一些历史：IA32寄存器（Some History: IA32 Registers）
0x11 移动数据（Moving Date）
移动数据：
操作数类型：
即时数据：恒定的整数数据
例如：$0x400, $-533
像C语言的常数，但是前缀是'$'
用1，2，或4个字节编码
寄存器：16个整数寄存器之一
例如：%rax，%r13
但是 %rsp 被保留为特殊用途
其他有特殊用途的指令
内存：在寄存器给定的地址上连续8个字节的内存
举个最简单的例子：(%rax)
其他各种 "地址模式"
0x12 movq 操作数组合（movq Operand Combinations）
（无法用单条指令进行内存转移）
0x13 简单内存寻址模式（Simple Memory Addressing Modes）
简单寻址模式的例子：
0x14 理解 Swap ( )
0x15 完整的内存寻址模式（Complete Memory Addressing Modes）
地址计算的例子
0x16 地址计算指令（Address Computation Instruction）
① 
是地址模式表达式
② 将 设置为表达式所表示的地址
用途：
计算没有内存引用的地址（例如，p = &x[i] 的翻译）
计算形式为 
的算术表达式 
或 
例子：
0x17 一些算术运算（Some Arithmetic Operations）
注意参数的顺序！
有符号 int 和无符号 int 之间没有区别（Why？）
单操作数指令：
算术表达式例子：
long arith
(long x, long y, long z)
{
long t1 = x+y;
long t2 = z+t1;
long t3 = x+4;
long t4 = y * 48;
long t5 = t3 + t4;
long rval = t2 * t5;
return rval;
}
：地址计算
：移位
：乘法（但是只使用1次）
理解：
0x18 汇编特征：数据类型（Assembly Characteristics: Data Types）
1、2、4或8字节的 "整数" ① 数据 ② 数据值地址（无类型的指针）
4、8或10字节的浮点数据
代码：编码一系列指令的字节序列
没有集合类型 如数组或结构体，只是在内存中连续分配字节而已。
0x19 Assembly Characteristics: Operations
在寄存器或内存数据上执行算术函数
在内存和寄存器之间传输数据 ① 从内存加载数据到寄存器 ② 将寄存器数据存储到内存
传输控制 ① 无条件跳转到程序 ② 条件分支
0x1A Object Code
汇编器
① 将 .s 翻译成 .o
② 每条指令的二进制编码
③ 可执行代码的近乎完整的图像
④ 不同文件中的代码之间缺少联系
链接器
解决文件之间的引用
与静态运行时库结合 （例如：malloc、printf）
一些库是动态链接的（程序开始执行时进行链接）
Computer Systems: A Programmer's Perspective (3rd Edition)