汇编语言：第一讲

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原创 2024-03-04 22:52:03 2.6k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

汇编语言第一讲：计算机的组织架构和汇编语言介绍第一讲：计算机的组织架构和汇编语言介绍阅读详情

前言：

这学期选修了汇编语言，通过发表学习记录，希望可以帮助加深我的理解，扎实掌握汇编语言相关知识。这门课是网络安全攻防课程的基础，学校强调逆向工程方法。除此之外，我还希望可以深入学习到汇编程序的开发，落实一些编程方法，掌握一部分单片机的开发技巧。另外，本文不仅是课上的学习记录，也包含了补充和拓展。

参考书籍：

C++反汇编与逆向分析技术揭秘（第2版）

C++反汇编与逆向分析技术揭秘（第2版）-钱林松张延清-微信读书 (qq.com)

《汇编语言》王爽

汇编语言-王爽-微信读书 (qq.com)

《深入理解计算机系统》

深入理解计算机系统（原书第3版） -兰德尔 E.布莱恩特等-微信读书

备注：

Q：为什么学汇编？

A：

学会了汇编语言，就能够在CPU的寄存器上进行控制和操作，掌握直接对计算机硬件编程的方法，从而对计算机有更深刻的认识。对网络空间安全来说，与汇编直接相关的逆向工程是一个重要方向。

Q：汇编语言和高级语言的比较

A：

汇编语言与处理器密切相关，高级语言与具体计算机无关

汇编语言功能有限，涉及硬件细节，高级语言提供强大的功能，不必关系琐碎问题

汇编语言本质上就是机器语言，高级语言不针对具体计算机系统

Q：汇编语言的应用场合

A：

关于课程：

1. 11次*3小节，星期一第10-12节 (1-11周)

2. 平时成绩（50%）：作业1次+签到4次

3. 期末作业（50%）：简单逆向题目

4. 课程内容：6次汇编基础课程+逆向实战

正文：

随堂笔记：

冯诺依曼计算机：

计算机的基本工作原理是存储程序和程序控制。

冯诺依曼计算机基本特点：

1>采用存储程序方式，即程序和数据放在同一个存储器中

2>存储器按地址访问

3>指令由操作码和地址码构成

4>机器以运算器为中心，输入/输出设备都要经过CPU和存储器

计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件构成。

机器字长：

是指该计算机能进行多少位二进制数的并行运算，实际上是指该计算机中的运算器有多少位，通常计算机的数据总线和寄存器的位数与机器字长一致。

运算器：

是对信息或数据进行处理和运算的部件，可以实现各种算术运算和逻辑运算。

控制器：

主要用来实现计算机本身运行过程的自动化，即实现程序的自动执行，是计算机的管理机构和指挥中心。

寄存器：

中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存储容量的高速存储部件，它们可用来暂存指令、数据等。

CPU:

每一个CPU芯片都有许多管脚，这些管脚和总线相连。

一个CPU可以引出的三种总线的宽度标志了这个CPU的不同方面的性能。

地址总线：

地址总线的宽度决定了CPU的寻址能力；

数据总线：

数据总线的宽度决定了CPU与其它器件进行数据传送时的一次数据传送量；

控制总线：

控制总线宽度决定了CPU对系统中其它器件的控制能力。

存储器：

课堂实验：以静态方式逆向修改输出字符串

现在假设，源代码不见了，只有这个exe文件，我想输出其他字符串怎么办？

现使用这个C程序进行实验：

#include<cstdio>
#include<cstdlib>
int main()
{
	printf("hello world!");
	system("pause");
	return 0;
}

实验步骤：编译，运行，查看编译后代码、修改、查看运行结果、

Linux部分：

以RHEL8为例：

dnf -y install gcc
vim hello.c

gcc hello.c
chmod 777 hello.c
./hello.c

gcc -S hello.c
cat hello.s

可以看到汇编文件内容：

.file	"hello.c"
	.text
	.section	.rodata
.LC0:
	.string	"hello world!"
	.text
	.globl	main
	.type	main, @function
main:
.LFB0:
	.cfi_startproc
	pushq	%rbp
	.cfi_def_cfa_offset 16
	.cfi_offset 6, -16
	movq	%rsp, %rbp
	.cfi_def_cfa_register 6
	movl	$.LC0, %edi
	movl	$0, %eax
	call	printf
	movl	$0, %eax
	popq	%rbp
	.cfi_def_cfa 7, 8
	ret
	.cfi_endproc
.LFE0:
	.size	main, .-main
	.ident	"GCC: (GNU) 8.2.1 20180905 (Red Hat 8.2.1-3)"
	.section	.note.GNU-stack,"",@progbits

xxd a.out

可以看到可执行程序部分：

Windows部分：

出现这种状况的原因是Windows的保护机制，因此下面尝试修改成与“world”等长的"SCUuu"

可以发现：

在Windows中：可执行文件PE，以MZ为标志

在Linux中，可执行文件以ELF为标志

巩固拓展：

《汇编语言》Chapter1

1.1机器语言

机器语言是机器指令的集合，机器指令是一台机器可以正确执行的命令。

电子计算机的机器指令是一列二进制数字。计算机将之转变为高低电平，以使计算机的电子器件受到驱动，进行运算。

每一种微处理器，由于硬件设计和内部结构的不同，就需要用不同的电平脉冲来控制。

所以，每一种微处理器都有自己的机器指令集，也就是机器语言。

1.2汇编语言

汇编语言的主体是汇编指令。

汇编指令是机器指令便于记忆的书写格式。

1.3汇编语言由三类指令组成：汇编指令、伪指令、其他符号

1.4存储器

1.5指令和数据：在内存或磁盘上，没有任何区别，都是二进制信息。

1.6存储单元：存储器被划分为若干个存储单元。

微机存储器的存储单元是以字节，其容量就是以字节最小单位来计算的。

1.7CPU

CPU要想进行数据的读写，必须和外部器件进行3类信息交互：

地址信息、控制信息、数据信息

分别通过地址总线、控制总线、数据总线进行传送

1.8地址总线：一个CPU有N根地址线，则可以说这个CPU地址总线宽度为N。

1.9数据总线：数据总线的宽度决定了CPU和外界的数据传送速度。

1.10控制总线：有多少根控制总线，意味着CPU对外部器件的多少种控制。

小结：

每一种CPU都有自己的汇编指令集、存储单元从0开始编号

1.11内存地址空间

举例，一个CPU的地址总线宽度为10，那么可以寻址1024个内存单元——

——每根导线上0/1不同状态的组合指向内存不同的位置——2^10=1024个内存单元

1.12主板

每一台PC机都有一个主板，主板上核心器件通过总线相连。

1.13接口卡

计算机所有可用程序控制其工作的设备，必须受到CPU的控制。

CPU对外部设备都不能直接控制，直接控制这些设备的是插在扩展槽上的接口卡。

1.14各类存储芯片

随机存储器、ROM、接口卡上的RAM

1.15内存地址空间

对于上图的各类存储器，CPU把他们都当作内存来看待，

把它们总的看作一个由若干存储单元组成的逻辑存储器，

这个逻辑存储器就是我们所说的内存地址空间。

每个物理存储器在这个逻辑存储器中占有一个地址段，即一段地址空间。

CPU在这个空间中读写数据，实际上就是在相对应的物理存储器中读写数据。

内存地址空间的大小受到CPU地址总线宽度的限制。

举例：

8086CPU：地址总线宽度20，则可以定位2^20个内存单元——内存1MB

80386CPU：地址总线宽度32，则可以定位2^32个内存单元——内存4GB

现代的64位计算机，地址总线宽度64，可定位2^64个内存单元——理论最大内存16384PB

总结：

我们在基于一个计算机硬件系统编程的时候，必须知道这个系统中的内存地址空间分配情况。因为当我们想在某类存储器中读写数据时，必须知道它的第一个单元的地址和最后一个单元的地址，才能保证读写操作是在预期的存储器中进行。

比如，我们希望显示器输出，就必须将这段信息写到显存中，显卡才能将它输出到显示器，而要向显存中写入数据，就必须知道显存在内存地址空间中的地址。