FAT4.8

labweek04

实验内容

验证实验 Blum’s Book: Sample programs in Chapter 08, 10 (Basic Math Functions and Using Strings)

实验一：addtest1.s

add指令相加两个整数
对于不同位数，可以添加助记符，b字节相加，w（字），l（双字）

as --32 --gstabs -o addtest1.o addtest1.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker/lib/ld-linux.so.2 -o addtest1 addtest1.o
gdb -q addtest1

可见程序能成功执行加法，如data原本为40，在执行 addl %eax, data后变为110。调试结果符合预期。

实验二：addtest2.s

as --32 --gstabs -o addtest2.o addtest2.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker/lib/ld-linux.so.2 -o addtest2 addtest2.o
gdb -q addtest2

观察结果和程序运行的预计结果相同，如data为-210，加上立即数210后变为0。

实验三：addtest3.s

当整数相加时，ALU的结果会影响eflags寄存器
对于无符号数，二进制加法有进位时，进位标志设置为1
对于带符号数，出现溢出情况时，溢出标志设置为1，否则为0。

as --32 --gstabs -o addtest3.o addtest3.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker/lib/ld-linux.so.2 -o addtest3 addtest3.o
gdb -q addtest3

运算结果超出了8位最大值255，出现了进位，jc指令发生了跳转。

实验四：addtest4.s

jo指令用于检测溢出标志，判断是否进行跳转。

as --32 --gstabs -o addtest4.o addtest4.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker/lib/ld-linux.so.2 -o addtest4 addtest4.o
gdb -q addtest4

由程序输出结果可知两数相加发生了负溢出，jo指令发生了跳转。

实验五：adctest.s

adc指令为两个整数加法，但是保留前一个ADD指令的进位标志。
同样有位数助记符 b、w、l 等。

as --32 --gstabs -o adctest.o adctest.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o adctest -lc adctest.o
gdb -q adctest

可见adc指令执行1+2=3，没有发生溢出，但上次运算的溢出标志被保留了下来。程序输出期望结果

实验六： subtest1.s

sub指令用作减法，有 b，w，l 助记符

as --32 --gstabs -o subtest1.o subtest1.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker/lib/ld-linux.so.2 -o subtest1 subtest1.o
gdb -q subtest1

可见sub指令能实现减法。
如最后data=40 - (-30) =70

实验七： subtest2.s

as --32 --gstabs -o subtest2.o subtest2.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker/lib/ld-linux.so.2 -o subtest2 subtest2.o
gdb -q subtest2

结果为-3，发生了借位，jc发生了跳转。

实验八：subtest3.s

as --32 --gstabs -o subtest3.o subtest3.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o subtest3 -lc subtest3.o
gdb -q subtest3

起初汇编失败，加上-lc后能汇编，但运行时显示找不到文件。
再次安装 i386 后问题解决。
ebx的值减去eax的值产生负溢出，jo指令检测到溢出标志，跳转至over。

实验九: sbbtest.s

sbb指令为无符号整数减法。

as --32 --gstabs -o sbbtest.o sbbtest.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o sbbtest -lc sbbtest.o
gdb -q sbbtest

通过拆分大整数前32位与后32位，存于4个寄存器中，对低位做sub，高位做sbb，实现了计算data2-data1。

实验十：multest.s

mul指令用于两个无符号整数的相乘，有 b，w，l 助记符。

对于8位的源操作数，目标操作数为AL，结果储存于AX寄存器
对于16位的源操作数，目标操作数为AX，结果储存于DX寄存器
对于32位的源操作数，目标操作数为EAX，结果储存于EDX寄存器

as --32 --gstabs -o multest.o multest.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o multest -lc multest.o
gdb -q multest

程序将data1的值加载到eax中，后用mul指令与data2相乘，并将结果分两次转移到64位内存result中。

实验十一：imultest.s

imul指令可用于带符号和无符号整数，但不使用目标的最高有效位，有三种格式。
也有 b，w，l 助记符。

imul source
source可以是8位，16位，32位寄存器或者内存中的值，与隐含的寄存器（ax，dx，edx）的值相乘，结果存放于ax，dx，edx，eax中。
imul source,destination
imul multiplier，source，destination，其中 multiplier为立即数

as --32 --gstabs -o imultest.o imultest.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o imultest -lc imultest.o
gdb -q imultest

ebx与ecx相乘得到-350
将400转到edx后乘以2，得到800。
结果符合预期 。

实验十二：imultest2.s

乘法同样有溢出标记，可以用jo指令检查溢出。

as --32 --gstabs -o imultest2.o imultest2.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o imultest2 -lc imultest2.o
gdb -q imultest2

尝试用680*100，结果大于65535，溢出标志为1，jo指令跳转至over处。

实验十三. divtest.s

div指令用于无符号整数的除法操作，格式为
div divisor
约束条件同mul

as --32 --gstabs -o divtest.o divtest.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o divtest -lc divtest.o
gdb -q divtest

商储存在ax/eax，余数储存在dx/edx

可见该指令能算出商和余数，并存在相应寄存器。

实验十四：saltest.s

SAL用于左移，SHL用于右移
sal destination // 左移1位
sal %cl,destination //左移cl位，cl为寄存器
sal shifter,destination //左移shifter位

as --32 --gstabs -o saltest.o saltest.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o saltest -lc saltest.o
gdb -q saltest

根据离散数学知识，左移1位即乘以2。验证了三种格式的左移命令。

实验十五：dastest.s

处理打包BCD值时可用daa调整add或者adc的结果
或用das调整sub或者sbb指令的结果

as --32 --gstabs -o dastest.o dastest.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o dastest -lc dastest.o
gdb -q dastest

减法之后，eax值为14，执行das指令之后，eax的值变为8 。
可见das指令能成功打包运算结果。

实验十六：cpuidtest.s

test指令在8位，16位或者32位值之间执行按位与操作，并设置符号，零和奇偶标志，但不修改参数的值。

as --32 --gstabs -o cpuidtest.o cpuidtest.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o cpuidtest -lc cpuidtest.o
gdb -q cpuidtest

前面一轮运算使得id标志为改变了，eax的值不为0，按位与的结果也不为0。jnz指令实现了跳转。

实验十七：movstest1.s

movs指令能在内存间传输字符串。有 b，w，l 标识符
MOVSB:传送单一字节
隐含的源操作数是 esi 寄存器。
隐含的目标操作数是 edi 寄存器。

可用 mov 指令将32位内存位置传送给 edi。
也可用 lea 指令把32位内存位置加载到 edi 中。

as --32 --gstabs -o movstest1.o movstest1.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o movstest1 -lc movstest1.o
gdb -q movstest1

可见结合不同的助记符，能传递不同长度的字符串到目标位置。
如movsl能传递8字节。

实验十八：movstest2.s

若DF标志为0，movs指令执行之后 esi 和 edi 会递增。如果DF标志被设置，那么每条movs指令执行后esi 和 edi 会递减。
cld用于将DF标志清零，std用于设置DF标志

as --32 --gstabs -o movstest2.o movstest2.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o movstest2 -lc movstest2.o
gdb -q movstest2

esi与edi初始指向末尾，设置了std后，每次递减。可见最终能传递最后4个字符。

实验十九：movstest3.s

as --32 --gstabs -o movstest3.o movstest3.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o movstest3 -lc movstest3.o
gdb -q movstest3

循环23次，每次执行movsb指令，直到传输完整个串。

实验二十：reptest1.s

rep指令用于按照特定次数重复执行字符串指令。

as --32 --gstabs -o reptest1.o reptest1.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o reptest1 -lc reptest1.o
gdb -q reptest1

rep重复了23次，整个字符串传输完成。

实验二十一：reptest2.s

as --32 --gstabs -o reptest2.o reptest2.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o reptest2 -lc reptest2.o
gdb -q reptest2

可见，最后一次执行movsl指令时，产生了一点错误，因为它读取了以esi为起始地址的连续2字节，产生了越界

实验二十二: reptest3.s

as --32 --gstabs -o reptest3.o reptest3.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o reptest3 -lc reptest3.o
gdb -q reptest3

movsl每次传送4位，先用长度右移2，得到movsl的执行次数，剩余部分用movsb传输，理论上可以加快效率。

实验二十三：reptest4.s

as --32 --gstabs -o reptest4.o reptest4.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o reptest4 -lc reptest4.o
gdb -q reptest4

反向传输，用rep与movsb指令配合，传输整个字符串

实验二十四：stostest1.s

lods指令用于把内存中的字符串值传送到eax中。有b，w，l助记符
lods指令以esi为隐含的源操作数要加载的字符串所的内存地址。
执行完后esi递增或递减（取决于DF标志）

stos指令把eax寄存器存入内存。有b，w，l助记符。
以edi为隐含的目标操作数。
执行后edi递增或者递减（取决于DF标志）

as --32 --gstabs -o stostest1.o stostest1.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o stostest1 -lc stostest1.o
gdb -q stostest1

可见lodsb把空格字符成功加载到了al寄存器
stosb成功把空格传输到buffer中。

实验二十五：convert.s

as --32 --gstabs -o convert.o convert.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o convert -lc convert.o
./convert

先将string1加载到esi和edi中，把字符串长度加载到ecx中。然后逐个字符检查。
即把每个字符加载到al中，并且判断它是否小于0x61，或者大于Ox7a，若为小写就减去0x20把它转换大写。

实验二十六：cmpstest1.s

as --32 --gstabs -o cmpstest1.o cmpstest1.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o cmpstest1 -lc cmpstest1.o
gdb -q cmpstest1

cmps用于指令用于比较字符串值，有 b，w，l 助记符
隐含的源和目标操作数存储在esi和edi中。
根据DF标志， esi和edi会递增或者递减
同时设置eflags的进位、符号、溢出、零、奇偶校验和辅助进位标志.

两个字符串相等，cmp相减后为0，跳转至equal段。

实验二十七：cmpstest2.s

repe会在重复过程中会检查零标志位，如果被设置，就停止重复。
可以在不匹配的地方结束程序。

as --32 --gstabs -o cmpstest2.o cmpstest2.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o cmpstest2 -lc cmpstest2.o
gdb -q cmpstest2

可见在ecx=11时结束了匹配，刚好为第一个大小写不同字符的位置。

实验二十八：strcomp.s

cmp指令其实是比较字典序
xchg指令为交换

as --32 --gstabs -o strcomp.o strcomp.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o strcomp -lc strcomp.o
gdb -q strcomp

由于“test”小于“test1”，程序跳转至less除，并结束。

实验二十九：scastest1.s

scas指令用于在字符串中搜索若干个字符。

scasb比较内存中字节和al寄存器
scasw比较一个字
scasl比较双字
edi和esi为隐含操作数

repe扫描字符串的字符，查找不匹配搜索字符的字符
repne扫描字符串的字符，查找匹配搜索字符的字符

as --32 --gstabs -o scastest1.o scastest1.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o scastest1 -lc scastest1.o
gdb -q scastest1

cx结果为-16。输出结果显示在字符串的第16个位置找到“-”字符，没有跳转至 notfound 和预计的结果相同。

实验三十：scastest2.s

scasw和scasl指令用于搜索2个或者4个字符的序列。
scasw后edi递增2
scasl后edi递增1

as --32 --gstabs -o scastest2.o scastest2.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o scastest2 -lc scastest2.o
gdb -q scastest2

程序在字符串中查找字符序列“test”。但因为string1中的 test 并没有位于同一个四字节中，因此与每一个双字都不匹配，返回0。

实验三十一：strsize.s

scas指可以确定零结尾的字符串长度

as --32 --gstabs -o strsize.o strsize.s
ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o strsize -lc strsize.o
gdb -q strsize
```![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/2ebad9d83da64a3ab64423eacddc8c26.png)
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/c1482b95418a4fc49d1f4ce7f06cea3f.png)
先把字符串加载到**edi**中，**ecx**记录查找到结尾的零经过了多少次迭代。
如果**scasb**指令找到了零，就必须通过ECX寄存器的值计算它的位置。
最后与初值相减，存到**cx**中。可见输出了字符串长度35。
## 实验总结
通过这次实验更加熟悉了x86汇编语言，熟悉了加减乘除指令，**esi** **edi**寄存器的应用。字符串的传输，比较等，没有遇到特别大的困难。