• Intel x86 Processors

  • CISC 프로세서이다. (Complex Instruction Set Computer)
    • 다양하고 복잡한 명령어 처리 가능
    • 한번에 한가지 명령어만 처리 가능(비 파이프라이닝)
    • 복잡한 구조를 가짐
  • intel 8086: first 16-bit
  • 386: first 32-bit (IA32로 표기)
  • pentium: first 64-bit (x86-64로 표기)
  • core 2: first multi-core
  • core i7: first four-core

• Machine Code

  • Architecture(also called ISA: instruction Set Architecture, 명령어 집합): 마이크로프로세서가 인식해서 기능을 이해하고 실행할 수 있는 기계어 명령어를 말한다.
    • machine code: bit-level programs
    • Assembly code: text representation of machine code
  • MicroArchitectre: Implementation of the Architecture
    • cache size, core frequency
  • Examples
  • Intel: x86, IA32, x86-64
  • ARM: mobile phones

• Assembly

  

  • Programmer-Visible State
    • CPU
      • PC: Program Counter
        • address of next instruction; called EIP(IA32) or RIP(x86-64)
      • Register: 값 저장
      • Condition codes: state 저장; 분기 동작
    • Memory
      • code, user data, os data
      • 주소를 받아서 데이터를 교환하고 명령을 내림

• Turning C into Object Code

  • for code in files p1.c, p2.c
  • complie it: gcc -o1 p1.c p2.c -o p
    • basic optimizations(-o1)
    • object code (-o)
    • put result binary in file p (p)
  • C program p1.c, p2.c
    • → compiler → asm program p1.s p2.s
      • →Assembler → object program p1.o p2.o
        • →linker → +static libraries →excutable program p
    • Assembler: translate .s → .o
      • binary encoding of each instruction
    • Linker
      • resolve references between files
      • combines with static run-time libraries(malloc, printf 등)
  • Compile into Assembly

    • gcc -Og -S sum.c → sum.s 얻음

      

• Assembly Intro

  • Data types
    • integer: 1,2,4,8 bytes
      • data values
      • addresses
    • float: 4,8,10 bytes
    • code: byte sequences, encoding series of instructions
    • *no array, structures; just contiguous allocated in memory 배열을 지원하지 않고, 그냥 연속된 공간에 할당하면 된다.
  • operations
    • arithmetic function on register or memory
    • transfer data between register and memory
      • load from memory, store into memory
    • Transfer control
      • jumps: goto문과 비슷한 동작
      • 조건문
  • Example
    • C Code: *dest = t; store value t where designated by dest
    • Assembly Code: movq %rax, (%rbx) t: register %rax dest: register %rbx *dest: memory M[%rbx] 즉, t에 있는 값(%rax)를 dest 위치에 ( (%rbx) ) 넣는다(movq)
    • 0x40059e: 48 89 03 : object code
  • disassembler object code → assembly code
    • objdump -d sum 이렇게 사용. a.out, a.o 파일에서도 가능

• High-level vs Assembly?

  Hi-Level	Assembly
  Assignment contructs	Data Handling constructs
  Control flow constructs
  (if-else, switch, call-return)	Control flow constructs
  (branch, call-return, tabled jump)
  Repetition
  (for, while, do-while)	NONE

• Assembly Grammer

  • Register: CPU 내에서 자료를 보관하는 “빠른” 기억 장소
  • 32bit(4byte) 기준(e: Extended) [범용 레지스터]
    • %eax: accumulate(산술연산에 사용) 2B 상위공간, 2B 하위 공간: %ax %ax: %ah(1B)+%al(1B)
    • %ebx: Base; 특정 목적은 없음
    • %ecx: Counter; 루프 내에서 사용, 루프 없으면 eax처럼 사용
    • %edx: Data, eax가 사용중일때 사용
    • %esi: Source Index
    • %edi: Destination Index 이 둘은 문자, 문자열의 이동과 비교에 사용되어, 시작지 인덱스와 목적지 인덱스 변수이다.
    • %esp: Stack Pointer 스택의 최상단 주소값; 스택의 크기이다. PUSH 명령어를 하면 ESP가 줄어든다.
    • 64비트면 E 대신 R을 사용, %r8~%r15까지 추가로 할당되어 있다
  • 함수에 전달되는 인자는 다음과 같은 순서로 저장된다.(리눅스 기준) rdi, rsi, rdx, rcx, r8, r9 6개 초과는 스택에 들어가게 된다.
  • Moving Data

• Memory Addressing Modes

*memory - memory 이동은 하나의 명령어로 불가능

• Swap Function
• leaq src, dst Load Effective Address 연산자
• Arithmetic operations
• Ex. C: