• section
• vstart
• CPU的工作原理
• 通用寄存器介紹
• 實(shí)模式下CPU內(nèi)存尋址方式
• 實(shí)模式下的ret
• 實(shí)模式下的Call
• 實(shí)模式下的jmp
• Eflag寄存器標(biāo)志位
• CPU如何與外設(shè)通信--IO接口
• A32體系的in眠副， out指令

section

關(guān)鍵字section并沒(méi)有對(duì)程序中的地址產(chǎn)生任何影響笋颤，即在默認(rèn)的情況下谢谦，有沒(méi)有section是一樣的，section相當(dāng)于整個(gè)文件的順延聘萨，僅僅是邏輯上讓開(kāi)發(fā)人員梳理程序之用支示。

vstart

為section指定一個(gè)虛擬的起始地址宽档，根據(jù)此地址骄呼，在文件是找不到相關(guān)數(shù)據(jù)的菇夸，他被用來(lái)計(jì)算該section內(nèi)的所有內(nèi)存引用地dec琼富。整個(gè)虛擬地址與x86CPU中開(kāi)啟分頁(yè)后的虛擬地址是兩碼事。

CPU的工作原理

控制單元要取下一條待運(yùn)行的指令庄新，該指令的地址在程序計(jì)數(shù)器PC中鞠眉，在x86CPU上，程序計(jì)數(shù)器CS：IP择诈。于是讀取ip寄存器后械蹋，將該地址送入地址總線(xiàn)，CPU根據(jù)此地址便得到了指令羞芍，并將其存入指令寄存器IR中哗戈，這時(shí)候輪到指令譯碼器上場(chǎng)了，它根據(jù)指令格式指令寄存器中的指令荷科，先確定操作碼是什么唯咬，再檢查操作數(shù)類(lèi)型，若在內(nèi)存中畏浆，就將相應(yīng)操作數(shù)從內(nèi)存中取回放入自己的存儲(chǔ)單元胆胰，若操作數(shù)是在寄存器中就直接用了，免了取操作數(shù)的過(guò)程刻获。操作碼有了蜀涨，操作數(shù)有了，操作控制器給運(yùn)算單元下令蝎毡，開(kāi)始執(zhí)行指令厚柳。ip寄存器被加上當(dāng)前指令的大小，于是ip又指向了下一條指令的地址沐兵。

通用寄存器介紹

實(shí)模式下CPU內(nèi)存尋址方式

從大方向上看，尋址方式可分為三類(lèi)：

• 寄存器尋址
• 立即數(shù)尋址
• 內(nèi)存尋址
  內(nèi)存尋址又分為：
• 直接尋址
• 基址尋址
• 變址尋址
• 基址變址尋址

尋址說(shuō)明：

• 寄存器尋址
  “數(shù)”在寄存器中次酌，直接從寄存器中獲取數(shù)據(jù)恨课。下面三條指令都是寄存器，其中前兩條岳服，因?yàn)樵床僮鲾?shù)是立即數(shù)剂公，所以也是立即數(shù)尋址。

mov ax, 0x10
mov dx, 0x9
mul dx

• 立即數(shù)尋址
  立即數(shù)就是常數(shù)派阱。指令有操作碼與操作數(shù)組成诬留，如果立即數(shù)存在與指令中，凸顯了立即就可用贫母，為立即數(shù)尋址

mov ax,0x18    //立即數(shù)尋址
mov ds,ax      //寄存器尋址

• 內(nèi)存尋址
  操作數(shù)在內(nèi)存中的尋址方式成為內(nèi)存尋址文兑。
  • 直接尋址
    就是直接在操作數(shù)中給出的數(shù)字作為內(nèi)存地址，通過(guò)中括號(hào)的形式告訴CPU腺劣，取此地址作為操作數(shù)绿贞。

mov ax, [0x1234]
mov ax, [fs:0x5678]

• 基址尋址
  操作數(shù)中使用bx寄存器或bp寄存器作為地址的起始，地址的變化以它為基礎(chǔ)橘原。用寄存器作為內(nèi)存尋址籍铁。

mov [bx], 0x1234 //內(nèi)存基址尋址，立即數(shù)尋址

• 變址尋址
  變址尋址起始和基址尋址類(lèi)似趾断，只是寄存器由bx拒名，bp換成了si和di。si是指源索引寄存器（source index）芋酌，di是指目的索引寄存器（destination index）增显。兩個(gè)寄存器的默認(rèn)段寄存器也是ds。

mov [di], ax        //將寄存器ax的值放入ds：di指向的內(nèi)存 基于ds基址加上di變址指向的內(nèi)存
mov [si+0x1234], ax    //變址中還可以加上個(gè)偏移量

變址尋址主要用于字符搬運(yùn)方面的指令脐帝，這兩個(gè)寄存器在很多指令中都要成對(duì)使用同云，如movsb糖权，movsw，movsd

• 基址變址尋址
  即基址寄存器bx或bp加一個(gè)變址寄存器si或di炸站。

mov [bx + di], ax
mov [bx + si], ax

實(shí)模式下的ret

凡是調(diào)用call指令星澳，會(huì)把返回地址壓入棧中。然而保存的這個(gè)地址并不會(huì)給call指令使用旱易，call指令不會(huì)自動(dòng)回來(lái)禁偎。返回地址是給ret，retf使用的咒唆。

• ret : 在棧頂彈出2字節(jié)的內(nèi)容來(lái)替換IP寄存器届垫，ret指令不管里面的內(nèi)容如何，只負(fù)責(zé)彈出棧頂?shù)膬?nèi)容并為IP寄存器賦值全释。
• retf: 從棧頂彈出4字節(jié)的內(nèi)容装处，棧頂處的2字節(jié)來(lái)替換IP寄存器，另外的2字節(jié)來(lái)替換CS寄存器浸船。

實(shí)模式下的Call

• 16位實(shí)模式的相對(duì)近調(diào)用
  “近”是指同一段內(nèi)妄迁，段基址不會(huì)變，給出段內(nèi)偏移地址就可以了李命。
  “相對(duì)”是指在同一個(gè)代碼段中登淘，只要給出目標(biāo)函數(shù)的相對(duì)地址即可。
  指令格式：call near 立即數(shù)地址

call near near_proc   //相對(duì)近調(diào)用
jmp $
addr add 4
near_proc:
  mov ax, 0x1234
  ret

• 16位實(shí)模式間接絕對(duì)近調(diào)用
  “間接”是指目標(biāo)函數(shù)地址沒(méi)有直接給出來(lái)封字。
  “絕對(duì)”是指目標(biāo)函數(shù)的地址是絕對(duì)地址
  格式：

call 寄存器尋址
call 內(nèi)存尋址

mov ax, near_proc
call ax
jmp $
addr dd 4
near_proc:
  mov ax, 0x1234
  ret

• 16位實(shí)模式直接絕對(duì)遠(yuǎn)調(diào)用
  “直接”是指操作數(shù)直接在指令中給出黔州，是立即數(shù)。不需要經(jīng)過(guò)寄存器或內(nèi)存阔籽。
  “遠(yuǎn)”是指跨段流妻，目標(biāo)函數(shù)與當(dāng)前指令不在一個(gè)段中。
  格式：
  call far 段基址（立即數(shù)）：段內(nèi)偏移地址（立即數(shù)）
  如：

section call_test vstart=0x900
call 0: far_proc
jmp $
far_proc:
  mov ax, 0x1234
  retf

• 16位實(shí)模式間接絕對(duì)遠(yuǎn)調(diào)用
  “間接”笆制，值目標(biāo)地址不是立即數(shù)绅这，而是在內(nèi)存或寄存器中。
  格式
  call far 內(nèi)存尋址

section call_test vstart=0x900
call far [addr]
jmp $
addr dw far_proc, 0
far_proc:
    mov ax, 0x1234
    retf

實(shí)模式下的jmp

無(wú)條件跳轉(zhuǎn)在辆，jmp通過(guò)改變段寄存器CS與IP的值來(lái)實(shí)現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)的证薇。

• 16位實(shí)模式相對(duì)短轉(zhuǎn)移
  “相對(duì)”，意味著操作數(shù)是個(gè)相對(duì)的增量匆篓。跳轉(zhuǎn)后的地址是目標(biāo)地址減去當(dāng)前地址浑度，所得的差再減去jmp指令的2字節(jié)，最終的結(jié)果就是操作數(shù)鸦概。操作數(shù)的返回在-128-127
  “短轉(zhuǎn)移”俺泣，意味著只在段內(nèi)轉(zhuǎn)移，不需要跨段，所以只需要給出偏移地址就夠了伏钠。
  格式：
  jmp short 立即數(shù)地址

section call_test vstart=0x900
jmp short start
times 127 db 0
start:
    mov ax, 0x1234
    jmp $

• 16位實(shí)模式相對(duì)近轉(zhuǎn)移
  相對(duì)近轉(zhuǎn)移與相對(duì)短轉(zhuǎn)移相比，操作數(shù)的范圍由8位寬度變?yōu)榱?6位寬度谨设，操作數(shù)依然是相對(duì)增量熟掂。操作數(shù)范圍是-32768-32767
  格式
  jmp near 立即數(shù)地址

section call_test vstart=0x900
jmp short start
times 128 db 0
start:
    mov ax, 0x1234
    jmp $

• 16位實(shí)模式間接絕對(duì)近轉(zhuǎn)移
  格式：

jmp near 寄存器尋址 
jmp near 內(nèi)存尋址

section call_test vstart=0x900
mov ax, start
jmp near ax
times 128 db 0
start:
    mov ax, 0x1234
    jmp $

• 16位實(shí)模式直接絕對(duì)遠(yuǎn)轉(zhuǎn)移
  格式：

jmp 段基址：段偏移地址

section call_test vstart=0x900
jmp 0: start
times 128 db 0
start:
    mov ax, 0x1234
    jmp $

• 16位實(shí)模式間接絕對(duì)遠(yuǎn)轉(zhuǎn)移
  需要在內(nèi)存中取四個(gè)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是段內(nèi)偏移地址扎拣，后兩個(gè)字節(jié)是段基址赴肚。
  格式：

jmp far 內(nèi)存尋址

section call_test vstart=0x900
jmp far [addr]
times 128 db 0
addr dw start, 0
start:
    mov ax, 0x1234
    jmp $

Eflag寄存器標(biāo)志位

Eflag標(biāo)志位.png

• CF Carray Flag:,CF為1，表示進(jìn)位或借位
• PF Parity Flag：奇偶位二蓝，用來(lái)標(biāo)記低八位中1的個(gè)數(shù)
• AF Auxiliary carry Flag：輔助進(jìn)位標(biāo)志誉券，用來(lái)記錄運(yùn)算結(jié)果低四位的進(jìn)借位情況苔严。
• ZF Zero Flag：零標(biāo)志位退个。若計(jì)算結(jié)果位0吃粒，此標(biāo)志為1
• SF Sign Flag：符號(hào)標(biāo)志位蛇摸。運(yùn)算結(jié)果為負(fù)荐虐，則SF位為1
• TF Trap Flag：陷阱標(biāo)志位炭臭。TF為1狂打，CPU進(jìn)入單步運(yùn)行模式伴栓。debug單步調(diào)試時(shí)牡借，原理是讓TF置一
• IF Interrupt Flag：中斷標(biāo)志位拳昌。IF為1，表示中斷開(kāi)啟钠龙，CPU可以響應(yīng)外部可屏蔽中斷炬藤。
• DF Direction Flag：方向標(biāo)志位。用于字符串操作指令中碴里，當(dāng)DF為1時(shí)沈矿，指令中的操作數(shù)地址會(huì)自動(dòng)減少一個(gè)單位，當(dāng)DF為0時(shí)并闲，指令中的操作數(shù)地址會(huì)自動(dòng)增加一個(gè)單位细睡。其中提到的這個(gè)單位的大小，取決于用什么指令帝火。
• OF Overflow Flag：溢出標(biāo)志位溜徙。表示計(jì)算結(jié)果是否超過(guò)了數(shù)據(jù)類(lèi)型可表示的大小。
• IOPL Input Output Privilege Level：用于特權(quán)級(jí)概念的CPU犀填。占用兩位表示4中特權(quán)級(jí)
• NT Nest Task：任務(wù)嵌套標(biāo)志蠢壹。8088支持多任務(wù)，一個(gè)任務(wù)就是一個(gè)進(jìn)程九巡。一個(gè)任務(wù)中又嵌套調(diào)用了另一個(gè)任務(wù)時(shí)图贸，此NT為1
• RF Resume Flag：恢復(fù)標(biāo)志位。該標(biāo)志位用于程序調(diào)試，指示是否接受調(diào)試故障疏日，它需要和調(diào)試寄存器一起使用
• VM Virtual 8086 Model：虛擬8086模式偿洁，這是實(shí)模式向保護(hù)模式過(guò)渡時(shí)的產(chǎn)物。此位為1沟优，可以在保護(hù)模式下運(yùn)行實(shí)模式的程序涕滋。在保護(hù)模式下運(yùn)行實(shí)模式程序，都要為其虛擬一個(gè)實(shí)模式環(huán)境挠阁，故稱(chēng)為虛擬模式宾肺。
• AC Alignment Check：對(duì)齊檢查。程序中的數(shù)據(jù)或指令其內(nèi)存地址是否是偶數(shù)侵俗，是否是16锨用，32的整數(shù)倍，沒(méi)有余數(shù)隘谣。
• VIF Virtual Interrupt Flag：虛擬中斷標(biāo)志位增拥，虛擬模式下的中斷標(biāo)志。
• VIP Virtual Interrupt Pending：虛擬中斷掛起標(biāo)志位洪橘。在多任務(wù)的情況下跪者，為操作系統(tǒng)提供虛擬中斷掛起信息。
• ID Identification：識(shí)別標(biāo)志位熄求。系統(tǒng)經(jīng)常需要判斷CPU型號(hào)渣玲，若ID為1，表示支持CPU id 指令
• ``

CPU如何與外設(shè)通信--IO接口

IO接口的功能：

1. 設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖弟晚，解決CPU與外設(shè)的速度不匹配忘衍。
2. 設(shè)置信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路。CPU是TTL電平卿城，而外設(shè)大部分是機(jī)電設(shè)備枚钓。
3. 設(shè)置數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。外設(shè)輸出的信息可能是數(shù)字信息瑟押，模擬信號(hào)搀捷，而CPU只能處理數(shù)字信號(hào)
4. 設(shè)置時(shí)序控制電路來(lái)同步CPU和外部設(shè)備。
5. 提供地址譯碼

• 同一時(shí)間多望，CPU只能與一個(gè)IO接口通信嫩舟，仲裁IO接口的競(jìng)爭(zhēng)，連接各種內(nèi)部總線(xiàn)怀偷，這就是輸入輸出控制中心（I/O control iub ICH）家厌，也就是南橋芯片。

• 南橋芯片一般用來(lái)來(lái)見(jiàn)pci椎工，pci-express饭于，AGP等低速設(shè)備蜀踏，北橋用于連接高速設(shè)備如內(nèi)存

  
  

IA32體系的in， out指令

• in: 從端口中讀取數(shù)據(jù).

  • in al, dx
  • in ax, dx
    其中al掰吕，ax用與存儲(chǔ)由端口獲取的數(shù)據(jù)果覆，可變。dx代表端口號(hào)

• out: 向端口寫(xiě)入數(shù)據(jù)

  • out dx, ax
  • out dx al
  • out 立即數(shù), al
  • out 立即數(shù), ax
    out指令的目的操作數(shù)是端口號(hào)殖熟。