2017-2018-1 20155235 《信息安全系統設計基礎》第十四周學習總結

教材學習內容總結

1.X86 尋址方式的變化：
DOS時代的平坦模式，不區分用戶空間和內核空間，很不安全；
8086的分段模式；
IA32的帶保護模式的平坦模式

2.機器編程的兩種抽象：

指令集體系結構（Instruction set architecture,ISA）——定義指令格式以及每條指令執行之後對狀態的影響。大多數ISA將程序行為描述成按順序執行的；
虛擬地址

3.一些處理器狀態

• 1.PC，即程序計數器，用來指示將要執行的下一條指令在存儲器中的地址；

• 2.整數寄存器，存儲數據；條件碼寄存器，保存邏輯指令狀態信息；等

4.gcc -S xxx.c 可以得到C語言編譯器產生的匯編代碼，但不會做其他工作；使用“-c”命令，GCC就會編譯並匯編該代碼，得到二進制文件XXX.o。由此可見，機器執行的實際上是對一系列指令進行編碼的字節序列。

5.函數中通用的匯編語句：

pushl %ebp //將該寄存器內容全部壓入程序棧
movl %esp,%ebp
addl %eax,accum
popl %ebp````

6.64位機器上想要得到32代碼： gcc -m32 -S xxx.c
7.反匯編器：

根據目標代碼產生一種類似於匯編代碼的格式。在linux中，可以通過objdump -d xxx.o實現

8.二進制文件可以用od 命令查看，也可以用gdb的x命令查看。有些輸出內容過多，我們可以使用 more或less命令結合管道查看，也可以使用輸出重定向來查看：

od code.o | more
od code.o > code.txt

9.Linux和的匯編格式為ATT格式，而Windows的為Intel格式。二者在語法上有區別——後者省略了指示大小的後綴、寄存器前的%等。

10.intel用術語“字”來表示16位數據類型。
int和long int都是4字節即雙字長度；
char是單字節；
指針存儲為4字節的雙字。另外，在匯編代碼中，b表示字節；w表示字，l表示雙字

11.一個IA32中央處理單元（CPU）包含一組8個存儲32位值的寄存器。其中，esi edi可以用來操縱數組，esp ebp用來操縱棧幀。另外四個寄存器為通用（在32位和16位機器上都可以用）寄存器。然而，當單獨使用其低四位的時候，一旦結果多於8位，仍然會發生溢出。

12.理解操作數的三種類型：

立即數（不超過32位的數值）
寄存器（用Ea表示任意寄存器a,R[Ea]表示它的值）
存儲器（會根據計算出來的地址訪問某個內存，用M[addr]表示）

13.尋址方式的通用公式：
有效地址可以表示為Imm+R[Eb]+R[Ei]*s。
Imm為立即數偏移；Eb為基址寄存器；Ei為變址寄存器；s為比例因子。
如：

• 1.Ea——操作數值：R[Ea]
  
• 2.(Ea）——操作數值：M（R[Ea]）
  
• 3.Imm(Ea)——操作數值：M(Imm+R[Ea])

14.mov語句表示將值從源操作數“移給”目的操作數（前者在前，後者在後），相當於賦值。在IA32中規定不能從內存地址直接MOV到另一個內存地址，要用寄存器進行中轉。其中，MOVS是符號擴展；MOVZ是零擴展。

• 1.MOV：將源操作數的值復制到目的操作數中；
  
• 2.MOVS：將一個較小的源數據復制到一個較大的數據位置，高位用位擴展；
  
• 3.MOVZ：將一個較小的源數據復制到一個較大的數據位置，高位用零擴展。

15.push,pop語句：

1.push：把數據壓入棧中；
2.pop：刪除數據。
3.棧遵循“後進先出”的原則，且棧頂向下增長；在棧指針%esp中保存著棧頂元素的指針。

16.leal，加載有效地址；將數據從存儲器讀到寄存器

1.NEG，取負
2.SUB S,D，將D-S的結果送至D
3.移位操作 SAL,SHL,SAR,SHR的移位量可以是立即數或%cl中的數

17.除了leal外，其他邏輯操作都會設置條件碼。另外，有些操作只設置條件碼而不將結果送至操作數——CMP：比較指令，與SUB類似；TEST指令，與AND類似（當兩數相等的時候，會將條件碼都設置成0）

18.SET類指令根據t=a-b的結果所設置的條件碼來將一個字節（目的操作數）設置為0或者1

19.跳轉指令：

• 1.無條件跳轉——jmp.<標號> 跳轉到標號所指示的語句處；jmp *<操作數指示符>

【註意：如果形如%eax，即以%eax中的值作為跳轉目標；而形如（%eax）則是以其中的值作為地址，讀出跳轉目標】

• 2.有條件跳轉——類似於SET類指令，是根據條件碼或者其組合來跳轉

20.do-while語句等價的goto語句

loop:   
body-statement     
t = test-sxpr;     
    if(t)     
        goto loop;     

21.while語句等價的goto語句

t = test-sxpr;    
if(!t)    
    goto done;      
loop:    
    body-statement   
    t = test-sxpr;    
        if(t)    
    goto loop;   
done:   

22.for循環的流程：程序首先對初試表達式init-expr求值，然後進入循環；在循環中它先對測試條件test-expr求值，如果為假則退出循環否則執行循環體；最後對更新表達式求值。

23.switch語句根據一個整數索引值進行多重分支；通過使用跳轉表使其更加高效。跳轉表是一個數組，表項i是一個代碼段地址（C語言用&表示一個指向數據值的指針；而&&表示一個指向代碼位置的指針）

24.IA32利用程序棧來支持過程調用（包括將數據和控制）。為單個過程分配的那部分棧做棧幀。最底端（地址最大）%ebp為幀指針；最頂端（地址最小）%esp為棧指針。當程序執行時，棧指針可以移動。

25.轉移控制

• 1.call指令：後接被調用過程的起始的指令地址。效果是將返回地址入棧，並跳轉到被調用過程的起始處。
  
• 2.ret指令：從棧中彈出地址，並跳轉到這個位置。

26.編譯器根據一組很簡單的慣例產生管理棧結構的代碼。參數在棧上傳遞給函數，可以從棧中相對於%ebp的正偏移量來訪問它們。可以用push指令或者是從棧指針中減去偏移量來分配在棧上的空間。

註意：

1.當帶選項-S和-O1運行gcc時，會產生xxx.s文件，其中帶有‘.‘開頭的行是指導匯編器和鏈接器的命令。
2.gcc -S產生的匯編代碼中可以把以‘.‘開頭的語句刪除再使用也沒關系。
3.了解Linux和windows的匯編格式的區別，Intel代碼省略了指示大小的後綴，即‘l‘；Intel代碼省略了寄存器名字前面的‘%‘符號，用的是esp,而不是%esp。

教材學習中的問題和解決過程

• 問題1：以前對源代碼轉化為可執行代碼之間的過程記得不夠牢靠
• 問題1解決方案：把其他周的代碼都轉化了一遍......從此記住了

代碼調試中的問題和解決過程

• 問題1：主要問題在實驗五裏。
• 問題1解決方案：答案也在實驗五博客裏

代碼托管

（statistics.sh腳本的運行結果截圖）

上周考試錯題總結

結對及互評

點評模板：

• 博客中值得學習的或問題：
  • xxx
  • xxx
  • ...
• 代碼中值得學習的或問題：
  • xxx
  • xxx
  • ...
• 其他

本周結對學習情況

20155211
- 結對照片
- 結對學習內容
-

其他（感悟、思考等，可選）

虛擬機真有意思，Linux真有意思（微笑）

學習進度條

嘗試一下記錄「計劃學習時間」和「實際學習時間」，到期末看看能不能改進自己的計劃能力。這個工作學習中很重要，也很有用。
耗時估計的公式
：Y=X+X/N ，Y=X-X/N，訓練次數多了，X、Y就接近了。

參考：軟件工程軟件的估計為什麽這麽難，軟件工程 估計方法

• 計劃學習時間:25小時

• 實際學習時間:25小時

• 改進情況：

(有空多看看現代軟件工程 課件
軟件工程師能力自我評價表)

參考資料

• 《深入理解計算機系統V3》學習指導
• 源代碼到可執行代碼的過程以及Makefile的編寫
• 老師給出的教材導讀

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