【原创】IA-32架构的基本执行环境—几个知识点的验证学习

兰陵月

IA-32架构的基本执行环境—几个知识点的验证学习

By 鱼C论坛  ID:兰陵月    2017.11.13

学习书本来自：
《X86汇编语言-从实模式到保护模式》，P169-P170。
第10章32位X86处理器编程架构
10.1  IA-32架构的基本执行环境

编译器如下图：

调试器：

操作验证方法：构建一个实模式下运行的主引导程序，编写相关指令，运行后在调试器中测试验证。

    一、实模式下32位寄存器的使用

（一）源操作数和目的操作数长度不一致验证
    书中P170页内容：

编程序验证如下：

上图中，上面红框中“mov eax,cx”和“mov eax,ch”为非法语句，在编译的时候出现“error:invalid combination of opcode and operands”错误，编译不能通过。

如上图，将错误语句注释后，再次进行编译，显示编译完成。

（二）实模式下32位寄存器的使用

mov eax,0xf0000005

mov eax,0xf5

mov ecx,eax

add edx,ecx

jmp near $

times 510-($-$) db 0

  db 0x55,0xaa

将编译后的bin文件在Bochs中执行，并将前4条语句反编译成汇编语言，如下图红框内内容：

本程序运行在实模式下，可以看到源程序第4行中的立即数“0xf5”在编译后变成了32位的“0x000000f5”。验证了下图内容：


下面是执行前3条语句的调试情况。
执行“mov eax,0xf0000005”后，查看寄存器EAX内容：

执行“mov eax,0xf5”后，寄存器EAX内容内容：

执行“mov ecx,eax”后，寄存器内容：

执行“add edx,ecx”后，寄存器内容：

上述三条指令均在16位模式下（实模式）运行，均可以正常使用。

（三）验证16位和32位模式下的栈指针寄存器使用



如上图，“mov ax,[sp]”是不允许的。编译时，出现了“invalid effective address”错误。

如上图，“move ax,[esp]”是允许的，程序编译通过。

（四）验证指令前缀“0x66”。
源程序如下图：


在Bochs中运行后，反编译前面4条语句，如下图：

mov ecx,eax 机器码：66 89 c1
mov cx,ax   机器码：89 c1
add edx,ecx  机器码：66 01 ca
add dx,cx    机器码：01 ca
本程序运行在16位实模式下，因此原本就是16位的语句如“mov cx,ax”和“add dx,cx”的前面没有前缀“66”。而本为32位的语句如“mov ecx,eax”和“add edx,ecx”前面则加了前缀“66”。

同时，通过软件查看编译后的二进制文件，可以看到，如下图：

上图中红线部分，分别是前面4条语句。也可以在相应位置看到前缀“66”。

反过来，我们可以想到，假如去掉了“66”这个字节，在16位模式的编译下，前面两条语句将变得一样，后面两条语句也将变得一样。
同样也证明了，同样的机器指令，在16位和32位模式下解释是不同的。
即证明了下面的内容：


（五）验证指令前缀“0x66”的反转作用
源程序图如下：

在Bochs中运行编译好的文件，再在Bochs中反编译这几条语句，如下图：

仔细观察源程序中的4条语句和Bochs中反编译后的4条语句，发现：
1、在bits 16部分，反编译的结果和源程序的内容一致。这是因为本程序本来就运行在16位的实模式下，所以编译结果与源程序一致。
2、在bits 32部分，反编译的结果和源程序的内容不一致，发生了变化。
源程序为：
mov cx,dx
mov eax,ebx
在Bochs中反编译后为：
mov ecx,edx
mov ax,bx

证明了“0x66”前缀的反转作用。

邪恶的伞

兰陵月

邪恶的伞 发表于 2017-11-13 22:00

还在编写中。。。。。。。。。。