32位汇编语言——体系结构.pptVIP

IA-32 体系结构 宋军 计算机学院信息安全系 songjun@cug.edu.cn 主要内容 IA-32 处理器体系结构 IA-32 CPU的工作模式 IA-32 CPU寄存器组 IA-32 存储器管理 实模式 保护模式 微机系统 硬件、软件 存储器地址 存储器地址是存储单元的编号 每个存储单元存放一个字节量的数据 一个字节B（Byte）包含8个二进制位b（bit） 存储容量指存储器所具有的存储单元个数 基本单位是字节B。 更大的容量单位有 KB（千字节）、MB（兆字节）、GB（千兆字节）TB（兆兆字节） 微处理器（CPU） 微处理器是微机的硬件核心 主要包含指令执行的运算和控制部件，还有多种寄存器 对汇编程序员来说，微处理器抽象为以名称存取的寄存器 课程以Intel 32位微处理器为主体学习32位汇编语言程序设计 Intel微处理器发展 Intel微处理器发展 4位微处理器：4004 8位微处理器：8008/8080/8085 16位微处理器：8086/8088/80186/80286 32位微处理器：IA-32CPU80386/80486/Pentium, MMX Pentium/P6/Pentium 4 64位微处理器：Xeon /Pentium M /Core Duo IA-32CPU工作模式 实地址模式（Real-address Mode） 实现8086处理器的程序设计环境 所有的Intel处理器都是从实地址模式引导的 保护模式（Protected Mode） 处理器的主要状态 虚拟8086模式 （Virtual-8086 Mode） 系统管理模式（System Management Mode） 电源管理、系统安全等 自定义特定系统启动过程 IA-32 基本执行环境 地址空间 保护模式：4GB内存寻址（0~232-1） 虚拟8086模式：每个程序独立1MB内存 实地址模式：1MB内存 寄存器组 寄存器是CPU内部的高速存储单元 基本寄存器：8个通用寄存器，6个段寄存器，一个标志寄存器（EFLAGS），1个指令指针（EIP） 浮点单元（FPU）：8个浮点寄存器 系统寄存器：内存管理、控制、中断、测试 其它寄存器：MMX 常用寄存器组 汇编语言程序员：CPU是可编程的寄存器组 基本寄存器 通用寄存器 4个数据寄存器(EAX、EBX、ECX、EDX) 2个变址寄存器(ESI、EDI) 2个指针寄存器(ESP、EBP) 1个指令指针寄存器(EIP) 1个标志寄存器(EFlags) 6个段寄存器(ES、CS、SS、DS、FS、GS) 通用寄存器 通用寄存器 关系 每一个32位寄存器的低字是相应的16位寄存器，对其中某16位的操作，并不影响另外对应16位的数据； 前4个16位寄存器又分成高8位和低8位两个独立的寄存器，对其中某8位的操作，不影响另外对应8位的数据 用途 可以用来传送和暂存数据，参与算术逻辑运算，保存运算结果 32位和16位的通用寄存器也可以保存存储器地址 每个寄存器又有它们各自的专用目的 数据寄存器 数据寄存器主要用来保存操作数和运算结果等信息，从而节省读取操作数所需占用总线和访问存储器的时间。 EAX累加器：存放操作数和结果，乘除运算、I/O指令中用于寄存器与外部设备传送信息 EBX基址寄存器：查表和间接寻址时存放基址 ECX计数寄存器：串操作和循环中做计数（隐含） EDX数据寄存器：乘除运算、I/O指令中特指端口地址 变址寄存器 变址寄存器常用于存储器寻址时提供地址 ESI源变址寄存器 EDI目的变址寄存器 变址寄存器不可分割成8位寄存器。作为通用寄存器，也可存储算术逻辑运算的操作数和运算结果。 串操作类指令中，ESI和EDI具有特定功能，SI和DI分别与DS和ES联用 指针寄存器 指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据 ESP为堆栈指针寄存器，指示栈顶的偏移地址，ESP不能再用于其他目的，具有专用目的 EBP为基址指针寄存器，表示数据在堆栈段中的基地址（栈顶 ） 堆栈段寄存器SS和指针寄存器ESP或EBP共同指示堆栈的存储空间 指令指针EIP 指令指针寄存器EIP，指示代码段中指令的偏移地址 存放下次将要执行的指令在代码段的偏移量 通过CS : EIP寄存器来控制指令序列的执行流程 堆栈（Stack） 堆栈是主存中一个特殊的区域 它采用先进后出FILO（First In Last Out）或后进先出LIFO（Last In First Out）的原则进行存取操作，而不是随机存取操作方式。 堆栈通常由处理器自动维持。在IA-32中，由堆栈段寄存器SS和堆栈指针寄存器ESP共同指示 通用寄存器的特殊用法 某些通用寄存器有些特殊的用法： EAX在乘法和除法指令中校自动使用：通常称之