本次學習內容為計算機的工作原理，主要從存儲計算機的工作模型，基本的匯編語言以及匯編代碼的執行過程三個方面來進行整理，重點分析匯編代碼的執行過程，以一個簡單的C語言程序反匯編實驗為例進行分析。
存儲程序的計算機工作模型
馮諾依曼體系結構
馮諾依曼體系結構的核心思想是存儲程序計算機，即將程序和數據都存放在計算機中，按存儲器的存儲程序首地址執行程序的第一條指令，是各種計算機體系結構都要遵從的一個“客觀規律”。
馮諾依曼體系主要特點有三個：
1.馮諾依曼體系將計算機分為：內存（程序內存，數據內存），CPU（運算器，控制器，寄存器），輸入設備和輸出設備。其中運算器，存儲器，控制器與輸入輸出設備五部分構成了計算機的硬件。
2.計算機內部采用二進制來表示指令和程序
3.將編寫好的程序和數據先存入存儲器中然后啟動計算機工作。
CPU的工作過程可以大體分為三步：取指令，分析指令與執行指令。其中，指令數據與地址的暫存都發生在寄存器中。匯編語言的主要作用對象就是寄存器。CPU的寄存器主要分為通用寄存器，控制寄存器和段寄存器三種。Intel處理器系列（X86）經歷了16位（8086,1978），32位（i386,1985）和64位（Pentium 4E,2004）三個關鍵階段。不同位數CPU的寄存器功能相差不大，下面詳細介紹X86-32的相關情況。
X86-32有8個通用寄存器：4個數據寄存器(EAX、EBX、ECX和EDX)，2個變址寄存器(ESI和EDI)以及2個棧指針寄存器(ESP和EBP)；6個段寄存器(ES、CS、SS、DS、FS和GS)；2個控制寄存器：1個指令指針寄存器(EIP)，1個標志寄存器(EFlags)。
基本的匯編語言
本文簡單介紹幾個匯編指令，詳細的匯編指令解釋可從以下鏈接查看https://blog.csdn.net/liuy88141/article/details/46391211?utm_source=blogxgwz0
MOVL
字符串傳送指令 MOVL
格式: MOVL OPRD1,OPRD2
功能: OPRD1<--OPRD2.
說明:
- 其中OPRD2為源串符號地址,OPRD1為目的串符號地址.
- 字節串操作: 若DF=0,則作加, 若DF=1,則作減.
- 對字串操作時: 若DF=0,則作加,若DF=1,則作減,.
- 在指令中不出現操作數時,字節串傳送格式為MOVSB、字串傳送格式為MOVSW.
- 本指令不影響標志位.
POPL
堆棧操作指令POPL
格式: POPL OPRD
功能:實現彈出操作的指令
說明:
- OPRD為32位(字)操作數,可以是寄存器或存儲器操作數.
- POPL指令的操作過程是: POLP OPRD:OPRD<--((SP)),(SP)<--(SP)+2
它與壓入操作相反,是先彈出棧頂的數頂,然后再修改指針SP的內容.
3.對狀態標志位沒有影響
PUSHL
堆棧操作指令 PUSHL
格式: PUSHL OPRD
功能: 實現壓入操作的指令
說明:
- OPRD為32位(字)操作數,可以是寄存器或存儲器操作數.
- PUSHL的操作過程是: (SP)<--(SP)-2,((sp))<--OPRD 即先修改堆棧指針SP(壓入時為自動減2),然后,將指定的操作數送入新的棧頂位置.
此處的((SP))<--OPRD,也可以理解為: [(SS)*16+(SP)]<--OPRD 或 [SS:SP]<--OPRD
3.對狀態標志位沒有影響
CALL
過程調用指令 CALL
格式: CALL OPRD
功能: 過程調用指令
說明:
- 其中OPRD為過程的目的地址.
- 過程調用可分為段內調用和段間調用兩種.尋址方式也可以分為直接尋址和間接尋址兩種.
- 本指令不影響標志位.
RET
返回指令 RET
格式: RET
功能: 當調用的過程結束后實現從過程返回至原調用程序的下一條指令,本指令不影響標志位.
說明:
由於在過程定義時,已指明其近(NEAR)或遠(FAR)的屬性,所以RET指令根據段內調用與段間調用,執行不同的操作
對段內調用: 返回時,由堆棧彈出一個字的返回地址的段內偏移量至IP.
對段外調用: 返回時,由堆棧彈出的第一個字為返回地址的段內偏移量,將其送入IP中,由堆棧彈出第二個字為返回地址的段基址,將其送入CS中.
匯編代碼的執行過程
在本部分我們以一個反匯編的小實驗為例進行分析。實驗環境為實驗樓提供的基於Web訪問方式的64位虛擬機環境。具體過程如下;
對main.c文件進行編譯
產生“.s”為擴展名的匯編代碼文件main.s
---->查看.s文件
---->刪除“.”開頭的鏈接輔助信息字符串
匯編指令執行過程分析
圖中最后得到的代碼主要分為三個部分：g函數，f函數以及main函數。
程序從main函數開始執行
pushl%ebp
esp的值首先減4，然后將ebp的值存儲在esp指示的位置，則棧中序號為1的位置存儲了ebp的當前值（0），ebp仍指向位置0，esp指向位置1；
movl %esp, %ebp
ebp與esp都指向位置1；
subl $4, %esp
esp指向位置2；
movl $12, (%esp)
棧的位置2存儲立即數12；
call f
首先將eip壓入棧中，eip此時的值是下一條將要執行的指令的位置，我們不妨以行號代表，即將行號23存入棧中位置3，此時esp指向位置3，ebp指向位置1；然后將函數f的起始位置賦給寄存器eip，即下一條指令為f的第一條指令；
pushl %ebp
棧中位置4存儲ebp的值（位置1），esp指向位置4；
movl %esp, %ebp
esp和ebp指向位置4；
subl $4, %esp
esp指向位置5；
movl 8(%ebp), %eax
將ebp之前兩個位置處的值給寄存器eax，即將位置2處存儲的值12給eax；
movl %eax, (%esp)
將eax中的值存儲到esp指向的位置，即棧中位置5存儲12；
call g
首先將eip壓入棧中，即將行號15存入棧中位置6，此時esp指向位置6，ebp指向位置4；然后將函數g的起始位置賦給寄存器eip，即下一條指令為g的第一條指令；
pushl %ebp
棧中位置7存儲ebp的值（位置4），esp指向位置7；
movl %esp, %ebp
esp和ebp都指向位置7；
movl 8(%ebp), %eax
將ebp之前兩個位置處的值給寄存器eax，即將位置5處存儲的值12給eax；
addl $6, %eax
eax中的值加上6，變為18；
popl %ebp
將棧頂數據彈出到ebp中，即將棧中位置7的值“位置4”賦給ebp，同時esp指向位置6；
ret
將棧頂數據彈出到eip中，即將棧中位置6的值“行15”賦給eip，同時esp指向位置5，下一條指令變為第15行處的指令；
leave
這條指令首先將ebp的值賦給esp，即esp和ebp都指向位置4，然后將棧頂元素彈出到ebp中，即將棧中位置4的值“位置1”賦給ebp，同時esp指向位置3；
ret
將棧頂數據彈出到eip中，即將棧中位置3的值“行23”賦給eip，同時esp指向位置2，下一條指令變為第23行處的指令；
addl $1, %eax
將寄存器eax中的值加1，變為19；
leave
先將ebp的值賦給esp，esp和ebp都指向位置1，然后將棧頂元素彈出到ebp中，即棧中位置4的值“位置0”賦給ebp，同時esp指向位置0；
ret
將棧頂數據彈出到eip中，即將棧中位置0的值賦給eip，同時esp指向位置-1，下一條指令變為程序開始前的指令。
遇到問題：在小實驗刪除“.”打頭字符串過程誤使用“g^.s*/d”指令
解決方法：使用了“g/./d’”后成功解決
心得體會：最近還沒有找到合適的學習節奏，每次作業都完成的匆匆忙忙，但是相比上一周的毫無計划性已經有所進步，爭取在兩周內能完全適應
