逆向工程——汇编基础（二）

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参考文档：《简明 x86 汇编语言教程》作者：司徒彦南
##使用寄存器
对x86基本寄存器的认识，对于一个汇编语言编程人员来说是不可或缺的。

###汇编语言中的整数常量表示
####十进制整数
这是汇编器默认的数制。直接用我们熟悉的表示方式表示即可。例如，1234表示十进制的1234。不过，如果你指定了使用其他数制，或者有凡事都进行完整定义的习惯，也可以写成[十进制数]d或[十进制数]D在行式。
####十六进制数
这是汇编程序中最常用的数制。十六进制数表示为0[十六进制数]h或0[十六进制数]H，其中，如果十六进制数的第一位是数字，则开头的0可以省略，例如7fffh，0ffffh。
####二进制数
这也是一种常用的数制。二进制表示为[二进制数]b或[二进制数]B。一般程序中用二进制数表示掩码等数据非常的直观，但需要些很长的数据（4位二进制数相当于一位十六进制数）。例如，1010110b。
####八进制数
八进制数现在已经不是很常用了，一个典型的例子是Unix的文件属性。八进制数的形式是[八进制数]q、[八进制数]Q、[八进制数]o、[八进制数]O。例如，777Q。
调试器默认使用十六进制表示整数

###简单指令
下面介绍一些指令，在这之前，我们约定：

  1. reg32，32-bit寄存器，如EAX、EBX等。
  2. reg16，16-bit寄存器，如AX，BX等。
  3. reg8？，8-bit寄存器，如AL，BH等。
  4. imm32，32-bit立即数，可以理解为常数。
  5. imm16，16-bit立即数。
  6. imm8？ 8-bit立即数。

####MOV指令
mov，要move的缩写，它可以将数据发送到寄存器中。

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mov reg32,(reg32 | imm8 | imm16 | imm32)
mov reg16,(reg16 | imm8 | imm16)
mov reg8,(reg8 | imm8)
	
	例如：
mov eax,ebx			;ebx内容送入eax
mov ecx,ebx			;edx内容送入ecx

mov eax,010h表示在EAX寄存器中载入00000010h。

####xchg指令

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xchg reg32,reg32
xchg reg16,reg16
xchg reg8,reg8
	
	例如：
	xchg ebx,ecx，表示ebx与ecx的数值被交换。

####递增（减）指令

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inc reg(8,16,32)
dec reg(8,16,32)

####add指令
将寄存器的数值与另一寄存器或立即数的值相加，并存回此寄存器。

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add reg32,reg32/imm(8,16,32)
add reg16,reg16/imm(8,16)
add reg8,reg8/imm(8)
	
	减法SUB同ADD

####lea指令
目标地址传送指令：将一个近地址指针写入到指定的寄存器。

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lea reg16,mem16

例如：
lea ax,buf			;将存储器buf所指的地址传送给ax

其中，reg16必须是一个16位的通用寄存器，mem16必须是一个存储器。执行完这个指令后，就讲mem16所指的16位偏移地址传送到了reg16中。
MOV指令传送的是地址所指的内容，而LEA只是传地址

####rep、stos指令
REP指令的作用是重复上面的指令，ECX的值是重复次数。
STOS指令是将EAX中的值拷贝到一个目的地址中。

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lea edi,[ebp-0C0h]
mov ecx,30h
mov eax,0CCCCCCCCh
rep stos dword ptr es:[edi]
  1. REP指令可以是任何字符串指令（CMPS、LODS、MOVS、SCAS、STOS）的前缀。
    REP能够引发其后的字符串指令被重复，只要ECX的值不为0，重复就会继续。每一次字符串指令执行后，ECX的值都会减小。
  2. STOS(store into string)意思是把EAX的内容拷贝到一个目的地址。
    用法：stos dst，dst是一个目的地址，例如stos dword ptr es:[edi]。dword ptr（强制转换成dword格式）前缀是告诉stos，一次拷贝双字（4个字节）到目的地址。

####逻辑运算
逻辑运算指令qnrt包括AND, OR, XOR, TEST, NOT，逻辑运算的结果会影响到CF, PF, AF, ZF, OF标志位。
关于如何影响及哪些操作影响哪些标志位，请参考[Win32 汇编 - 逻辑运算指令: AND、OR、XOR、NOT、TEST][1]
[1]: http://blog.csdn.net/betabin/article/details/7306347 “Win32 汇编 - 逻辑运算指令: AND、OR、XOR、NOT、TEST”

####cmp指令
cmp（compare）指令比较两个操作数的大小，进行的运算是第一个操作数减去第二个操作数，但结果不会影响两个操作数的值，只会影响flag的CF、ZF、OF、AF、PF。
对各个flag的影响如下：

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若执行指令后
ZF=1 这个简单，则说明两个数相等，因为zero为1说明结果为0
当无符号时：
若
CF=1 则说明了有进位或借位，cmp是进行的减操作，故可以看出为借位，所以，此时oprd1<oprd2
CF=0 则说明了无借位，但此时要注意ZF是否为0，若为0，则说明结果不为0，故此时oprd1>oprd2
当有符号时：
若SF=0，OF=0 则说明了此时的值为正数，没有溢出，可以直观的看出，oprd1>oprd2
若SF=1，OF=0 则说明了此时的值为负数，没有溢出，则为oprd1<oprd2
若SF=0，OF=1 则说明了此时的值为正数，有溢出，可以看出oprd1<oprd2
若SF=1，OF=1则说明了此时的值为负数，有溢出，可以看出oprd1>oprd2
最后两个可以作出这种判断的原因是，溢出的本质问题：
两数同为正，相加，值为负，则说明溢出
两数同为负，相加，值为正，则说明溢出
故有，正正得负则溢出，负负得正则溢出

参考来自：[[汇编cmp比较指令详解]][1]
[1]: http://laokaddk.blog.51cto.com/368606/284280/ “汇编cmp比较指令详解”
####跳转指令
跳转指令分三类：

  1. 无条件跳转：JMP
  2. 根据CX、ECX寄存器的值跳转：JCXZ（CX为0则跳转）、JECXZ（ECX为0则跳转）
  3. 根据EFLAGS寄存器的标志位跳转，列表如下：
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    JE   ;等于则跳转
    JNE  ;不等于则跳转

    JZ   ;为 0 则跳转
    JNZ  ;不为 0 则跳转

    JS   ;为负则跳转
    JNS  ;不为负则跳转

    JC   ;进位则跳转
    JNC  ;不进位则跳转

    JO   ;溢出则跳转
    JNO  ;不溢出则跳转

    JA   ;无符号大于则跳转
    JNA  ;无符号不大于则跳转
    JAE  ;无符号大于等于则跳转
    JNAE ;无符号不大于等于则跳转

    JG   ;有符号大于则跳转
    JNG  ;有符号不大于则跳转
    JGE  ;有符号大于等于则跳转
    JNGE ;有符号不大于等于则跳转

    JB   ;无符号小于则跳转
    JNB  ;无符号不小于则跳转
    JBE  ;无符号小于等于则跳转
    JNBE ;无符号不小于等于则跳转

    JL   ;有符号小于则跳转
    JNL  ;有符号不小于则跳转
    JLE  ;有符号小于等于则跳转
    JNLE ;有符号不小于等于则跳转

    JP   ;奇偶位置位则跳转
    JNP  ;奇偶位清除则跳转
    JPE  ;奇偶位相等则跳转
    JPO  ;奇偶位不等则跳转

###实模式与保护模式
为何要了解Intel 80386的保护模式和分段机制？首先，我们知道Intel 80386只有在进入保护模式后，才能充分发挥其强大的功能，提供更好的保护机制和更大的寻址空间，否则仅仅是一个快速的8086而已。没有一定的保护机 制，任何一个应用软件都可以任意访问所有的计算机资源，这样也就无从谈起操作系统设计了。且Intel 80386的分段机制一直存在，无法屏蔽或避免。其次，在我们的bootloader设计中，涉及到了从实模式到保护模式的处理，我们的操作系统功能（比 如分页机制）是建立在Intel 80386的保护模式上来设计的。如果我们不了解保护模式和分段机制，则我们面向Intel 80386体系结构的操作系统设计实际上是建立在一个空中楼阁之上。
####模式种类
从80386开始，cpu有三种工作方式：实模式，保护模式和虚拟8086模式。只有在刚刚启动的时候是real-mode，等到linux操作系统运行起来以后就运行在保护模式。
实模式只能访问地址在1M以下的内存称为常规内存，我们把地址在1M 以上的内存称为扩展内存。
在保护模式下，全部32条地址线有效，可寻址高达4G字节的物理地址空间;扩充的存储器分段管理机制和可选的存储器分页管理机制，不仅为存储器共享和保护提供了硬件支持，而且为实现虚拟存储器提供了硬件支持;支持多任务，能够快速地进行任务切换和保护任务环境;4个特权级和完善的特权检查机制，既能实现资源共享又能保证代码和数据的安全和保密及任务的隔离;支持虚拟8086方式，便于执行8086程序。
虚拟8086模式是运行在保护模式中的实模式，为了在32位保护模式下执行纯16位程序。它不是一个真正的CPU模式，还属于保护模式。
####模式区别
保护模式同实模式的根本区别是进程内存受保护与否 。可寻址空间的区别只是这一原因的果。
【实模式】将整个物理内存看成分段的区域,程序代码和数据位于不同区域，系统程序和用户程序没有区别对待，而且每一个指针都是指向”实在”的物理地址。这样一来，用户程序的一个指针如果指向了系统程序区域或其他用户程序区域，并改变了值，那么对于这个被修改的系统程序或用户程序，其后果就很可能是灾难性的。为了克服这种低劣的内存管理方式，处理器厂商开发出保护模式。
【保护模式】物理内存地址不能直接被程序访问，程序内部的地址（虚拟地址）要由操作系统转化为物理地址去访问，程序对此一无所知。 至此，进程（这时我们可以称程序为进程了）有了严格的边界，任何其他进程根本没有办法访问不属于自己的物理内存区域，甚至在自己的虚拟地址范围内也不是可以任意访问的，因为有一些虚拟区域已经被放进一些公共系统运行库。这些区域也不能随便修改，若修改就会有: SIGSEGV（linux 段错误）;非法内存访问对话框（windows 对话框）。
【补充】保护模式下，有两个段表：GDT（Global Descriptor Table）和LDT（Local Descriptor Table），每一张段表可以包含8192 (2^13)个描述符[1]，因而最多可以同时存在2 * 2^13 = 2^14个段。虽然保护模式下可以有这么多段，逻辑地址空间看起来很大，但实际上段并不能扩展物理地址空间，很大程度上各个段的地址空间是相互重叠的。目 前所谓的64TB（2^(14+32)=2^46）逻辑地址空间是一个理论值，没有实际意义。在32位保护模式下，真正的物理空间仍然只有2^32字节那 么大。注：在ucore lab中只用到了GDT，没有用LDT。
####64位奔腾4处理器工作模式
事实上，现在的64位奔腾4处理器，拥有三种基本模式和一种扩展模式，

  1. 基本模式：
    保护模式：纯32位保护执行环境。
    实模式：纯16位无保护执行环境。
    系统管理模式：当SMI引脚为有效进入系统管理模式，首先保存当前的CPU上下文。它有独立的地址空间，用来执行电源管理或系统安全方面的指令。
  2. 扩展模式：
    IA-32e模式，64位操作系统运行在该模式。
    该模式有两种子模式:
    1）兼容模式：该模式下，64位操作系统运行在32位兼容环境，能正常运行16，32位应用程序就像基本的保护模式一样，访问32位地址空间，但不能运行纯16位实模式程序（就是不能运行虚拟86模式程序了）。
    2）64位模式：在该模式下，处理器完全执行64位指令，使用64位地址空间和64操作数，运行16，32位程序必须切换到兼容模式。
    IA-32e子模式的切换完全基于代码段寄存器。这样一来，运行在IA-32e模式中（64位）的OS完全可以无缝的运行所有16，32，64为应用程序，通过设置32位后的CS。

##练习
把寄存器全部设置成0的状态，然后执行下面的代码：

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mov eax,0a1234h			;将十六进制数0a1234h送入eax
mov bx,ax			;将ax内容送入bx
mov ah,bl			;将bl内容送入ah
mov al,bh			;将bh内容送入al

思考此时EAX的内容是多少?