Chapter 1

不同层次的抽象：
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经典图例，完美展示了讨论的范畴和抽象层级：

  • process 其实已经算是最高级别的抽象了，它几乎等价于一台完整的计算机。也即是，它是整个计算机的一份 resource mirror。
  • 将 process 剖析开来，则获得经典的三类 resource：
    • I/O device：files
    • memory：virtual memory
    • CPU：instruction set architecture
  • virtual memory 本身其实还涉一重抽象：
    • memory 本身
    • I/O device：files

Chapter 3

整个 assembly code 都是围绕着 CPU、register、memory 打转，特别是 register 值得格外重视，它是整个 instruction 的枢纽中心。

如果按照 instruction 操作来分类，assembly code 的结构其实很简单，仅 6 类：

  1. access data（register、memory）
  2. arithmetic、logical operation
  3. control（if, loop）
  4. procedure（function call）
  5. array（allocation、access）
  6. heterogeneous data structure（struct、union）

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这些 32 位寄存器有多种用途，但每一个都有 “专长”，有各自的特别之处（前缀 e 是因为从 16-bit 扩大到了 32-bit 来标明 extend）：

  1. arithmetic operation**：**
    1. eax（accumulator）：是 “累加器”，它是很多加法乘法指令的 default 寄存器。
    2. ecx（counter）： 是计数器，是重复（rep）前缀指令和 loop 指令的内定计数器。
    3. edx（divider）： 则总是被用来放整数除法产生的余数。
    4. ebx（base）： 是 “基地址” 寄存器，在内存寻址时存放基地址。
  2. source/destination**：**
    1. esi（source index）：分别叫做 “源索引寄存器”(source index)，因为在很多字符串操作指令中，DS:ESI 指向源串，而 ES:EDI 指向目标串.
    2. edi（destination index）：目标索引寄存器（destination index）
  3. pointer**：**
    1. esp（stack pointer）：栈顶（stack top）指针。
    2. ebp（base pointer）：是 “基址指针”(base pointer），它最经常被用作高级语言「函数调用」（function call）的 “框架指针”(frame pointer)
  4. PC（program counter）**：**
    1. eip：寄存器存放下一个 CPU 指令存放的内存地址，当 CPU 执行完当前的指令后，从 EIP 寄存器中读取下一条指令的内存地址，然后继续执行。

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可以总结的规律是：

  • 「有括号」的表达式，都会被映射为 M [] 操作
    • 最 general 的形态： Imm(Eb, Ei, s) = M[ Imm + R[Eb] + R[Ei] * s ] .
  • 「 没有括号」时，分三种情况：
    • 以 % 开头的，映射为 R [] 操作
    • 以 $ 开头的，映射为常数值
    • 单纯的常数值，映射为 M [] 操作

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  • %eax = R[%eax] = 0x100
  • 0x104 = M[0x104] = 0xAB
  • $0x108 = 0x108
  • (%eax) = M[ R[%eax] ] = M[0x100] = 0xFF
  • 4(%eax) = M[4 + R[%eax]] = M[4 + 0x100] = M[0x104] = 0xAB
  • 9(%eax, %edx) = M[9 + R[%eax] + R[%edx]] = M[9 + 0x100 + 0x3] = M[0x10C] = 0x11
  • 260(%ecx, %edx) = M[260 + R[%ecx] + R[%edx]] = M[260 + 0x1 + 0x3] = M[0x104 + 0x4] = M[0x108] = 0x13
  • 0xFC(, %ecx, 4) = M[0xFC + R[%ecx] 4] = M[0xFC + 0x1 4] = M[0x100] = 0xFF
  • (%eax, %edx, 4) = M[R[%eax] + R[%edx] 4] = M[0x100 + 0x3 4] = M[0x100 + 0xC] = M[0x10C] = 0x11

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可以看到：

  • mov 操作的后缀：
    • 仅有数量单位 b, w, l
    • 后缀 s（sign-extended），紧接数量单位转换
    • 后缀 z（zero-extended），紧接数量单位转换
  • pushl 操作，实际是由两步构成的：
    • 将 register % esp 的值，修改为 R [% esp] - 4；（即 memory 中的地址值减 4）
    • 之后，再将 S 的值复写到 register % esp 的值所指向的 memory 区域；（即将 S 复写到 M [R [% esp] ] .）
  • popl 操作，也是由两步构成：
    • 将当前 register % esp 所指向的 memory 区域的值，复写到 D；（即将 M [R [% esp] ] 的值写到 D）
    • 再将 register % esp 保存的地址值，更新，即自增 4。

leal 操作可用于 compactly describe 线性操作，例如：ax+b 可以通过 b leal(%eax, %eax, (a-1)) 来实现。