Linux內(nèi)核分析():計(jì)算機(jī)是如何工作的

2016
http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000#/info
2015
http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000072000#/info
實(shí)驗(yàn)樓,有實(shí)驗(yàn)環(huán)境
https://www.shiyanlou.com/courses/195
參考資料 深入理解Linux內(nèi)核第三版

1.存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)工作模型

這個(gè)小節(jié),理解兩個(gè)問題

0x01什么是馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)?
馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)就是存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī),從如下兩個(gè)方面來看:
硬件方面,計(jì)算機(jī)可以抽象成由CPU,內(nèi)存組成,CPU和內(nèi)存之間通過總線連接,
CPU內(nèi)部有寄存器,如IP(Instruction Pointer)
16位的CPU叫IP
32位的CPU叫EIP
64位的CPU叫RIP
通常叫做IP,IP始終指向要執(zhí)行的代碼CS(Code Segment)
從程序員角度來看,
Memory holds instructions and data
CPU interpreter of instructions
0x02CPU識(shí)別什么樣的指令
API:程序員與計(jì)算機(jī)的接口界面
ABI:程序與CPU的接口界面

2.32位X86匯編基礎(chǔ)

這個(gè)小節(jié),理解幾種寄存器,幾種尋址方式

0x01 通用寄存器
寄存器 描述
AX,EAX 累加器(Accumulator)
BX,EBX 基地址寄存器(Base Register)
CX,ECX 計(jì)數(shù)寄存器(Count Register)
DX,EDX 數(shù)據(jù)寄存器(Data Register)
EBP 堆椀骶ǎ基指針(Base Pointer)
ESI 變址寄存器(Index Register)
EDI 變址寄存器(Index Register)
ESP 堆棧頂指針(Stack Pointer)
0x02 段寄存器
寄存器 描述
CS 代碼段寄存器(Code Segment Register)
DS 數(shù)據(jù)段寄存器(Data Segment Register)
ES 附加段寄存器(Extra Segment Register)
SS 堆棧段寄存器(Stack Segment Register)
FS 附加段寄存器(Extra Segment Register)
GS 附加段寄存器(Extra Segment Register)
0x03 幾種尋址方式
movl %eax, %edx     // edx = eax;                 寄存器尋址(register mode)
movl $0x123, %edx   // edx = 0x123;               立即數(shù)(immediate)
movl 0x123, %edx    // edx = *(int32_t*)0x123;    直接尋址(direct)
movl (%ebx), %edx   // edx = *(int32_t*)ebx;      間接尋址(indirect)
movl 4(%ebx), %edx  // edx = *(int32_t*)(ebx+4);  基址尋址(displaced)

3.反匯編一個(gè)簡單的C程序

這是一個(gè)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)樓有提供環(huán)境
https://www.shiyanlou.com/courses/195/labs/555/document
反匯編一段代碼,然后分析其匯編代碼

0x01 編譯下面這段代碼
int g(int x)
{
  return x + 3;
}

int f(int x)
{
  return g(x);
}

int main(void)
{
  return f(8) + 1;
}

將這段代碼保存成main.c,用如下命令來進(jìn)行編譯
gcc –S –o main.s main.c -m32
命令執(zhí)行完后,生成main.s這個(gè)匯編文件

0x02 分析匯編代碼
# 分析前先了解如下幾個(gè)指令
pushl %eax
subl $4, %esp
movl %eax, (%esp)

popl %eax
movl (%esp), %eax
addl $4, %esp

call 0x12345
pushl %eip(*)
movl $0x12345, %eip(*)

ret
popl %eip(*)

enter
pushl %ebp
movl %esp, %ebp

leave
movl %ebp, %esp
popl %ebp

# 用(*)標(biāo)注的寄存器,說明該寄存器不能被程序員直接修改,必須通過特定的指令才能使其改變

下圖是main.s


main.s

下面是對這段代碼的堆棧的分析


堆棧分析
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