ASSEMBLY

1. ASSEMBLY Lucas Aranha lab3@cin.ufpe.br

2. Assembly • Assembly é uma linguagem de baixo nível, chamada freqüentemente de “linguagem de montagem” • É uma linguagem considerada difícil, principalmente porque o programador precisa conhecer a estrutura da máquina para usá-la

3. Assembly • A linguagem Assembly é atrelada à arquitetura de uma certa CPU, ou seja, ela depende completamente do hardware • Por essa razão Assembly não é uma linguagem portável, ao contrário da maioria das linguagens de alto nível

4. Assembly - História • As primeiras linguagens Assembly surgiram na década de 50, na chamada segunda geração das linguagens de programação • A segunda geração visou libertar os programadores de dificuldades como lembrar códigos numéricos e calcular endereços

5. Assembly - História • Assembly foi muito usada para várias aplicações até os anos 80, quando foi substituída pelas linguagens de alto nível • Isso aconteceu principalmente pela necessidade de aumento da produtividade de software

6. Assembly - História • Atualmente Assembly é usada para manipulação direta de hardware e para sistemas que necessitem de performance crítica • Device drivers, sistemas embarcados de baixo nível e sistemas de tempo real são exemplos de aplicações que usam Assembly

7. Assembly - Assembler • A linguagem Assembly é de baixo nível, porém ainda precisa ser transformada na linguagem que a máquina entende • Quem faz isso é o Assembler. O Assembler é um utilitário que traduz o código Assembly para a máquina

8. Assembly - Assembler • Exemplo: Antes -> mov al, 061h (x86/IA-32) Depois -> 10110000 01100001

9. Assembly - Fundamentos • Byte, Word e Dword são blocos de dados básicos. O processador trabalha com o tamanho de dados adequados para executar as instruções • Um byte possui 8 bits, um word possui 16 bits ou 2 bytes e um dword possui 32 bits ou 4 bytes

10. Assembly - Fundamentos • Em Assembly é comum representar os números na forma hexadecimal. Isso acontece porque é interessante visualizar o número na forma de dados • A representação hexadecimal facilita o tratamento de números muito grandes e permite saber quais bits estão “ligados” ou “desligados”

11. Assembly - Fundamentos • Um algarismo hexadecimal pode ser representado por quatro algarismos binários • Logo um byte pode ser representado como dois números hexa, um word como quatro números hexa e um dword como oito números hexa

12. Assembly - Fundamentos

13. Assembly - Registradores • Registradores são áreas especiais dentro do processador que são mais rápidas que operandos de memória. • Como vamos trabalhar com o processador Intel, existem apenas 8 registradores de uso geral

14. Assembly - Registradores • São eles: EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, ESP, EBP • Os registradores ESP e EBP só devem ser usados preferencialmente para trabalhar com a pilha

15. Assembly - Registradores • Nos registradores de uso geral (Exceto ESI e EDI) é permitido usar três modos de acesso diferentes, ilustrados pela figura abaixo:

16. Assembly - Registradores • EAX -> Chamado de “Acumulador”, geralmente é usado para operações aritméticas e para guardar resultados • EBX -> Chamado de “Base”, geralmente é usado para armazenar dados em geral e para endereços de memória

17. Assembly - Registradores • ECX -> Chamado de “Contador”, como o nome já diz é usado como contador, principalmente para controlar loops • EDX -> Chamado de registrador de dados, é usado geralmente para guardar o endereço de uma variável na memória

18. Assembly - Registradores • ESI e EDI -> Respectivamente “Source Index” e “Destination Index”, são menos usados do que os registradores descritos anteriormente. Geralmente usa-se ESI e EDI para movimentação de dados, com ESI guardando o endereço fonte de uma variável e EDI guardando o endereço destino. Não podem ser acessados em nível de Byte.

19. Assembly - Registradores • ESP e EBP -> Respectivamente “Stack Pointer” e “Base Pointer”, só devem ser usados para manipulação da pilha. O Registrador ESP guarda a referência para o topo da pilha, enquanto o registrador EBP é usado para “andar” pela pilha

20. Assembly - Registradores • Entre os registradores que não são de uso geral, existe um registrador muito relevante para o programador, o registrador flags • Através do registrador flags podemos saber se dois valores são iguais, se um é maior que outro ou se um valor é negativo, além de outras informações

21. Assembly - Registradores • O => Overflow • D => Direction • I => Interrupt Enable • T => Trap • S => Signal

22. Assembly - Registradores • Z => Zero • A => Auxiliar Carry • P => Parity • C => Carry

23. Assembly - Pilha • Todos os programas fazem uso da pilha em tempo de execução, porém nas linguagens de alto nível não é preciso se preocupar com o funcionamento da pilha • Já em Assembly, o programador precisa saber trabalhar com a pilha, pois ela é uma ferramenta importante

24. Assembly - Pilha • A pilha é uma área de dados existente na memória em tempo de execução, na qual seu programa pode armazenar dados temporariamente • O processador é rápido no acesso à pilha, tanto para escrever quanto para ler

25. Assembly - Pilha • As principais funcionalidades da pilha são: - Preservar valores de registradores em funções - Preservar dados da memória - Transferir dados sem usar registradores - Reverter a ordem de dados - Chamar outras funções e depois retornar - Passar parâmetros para funções

26. Assembly - Instruções • Movimentação de dados: - mov destino, fonte (Sintaxe Intel) - mov fonte, destino (Sintaxe AT&T) • Obs: Nas instruções AT&T, é necessário informar o tamanho do dado com que se está trabalhando

27. Assembly - Instruções

28. Assembly - Instruções • Instrução de soma: - add destino, fonte (Sintaxe Intel) Exemplo: add eax,[ebx+ecx] - add fonte, destino (Sintaxe AT&T) Exemplo: addl (%ebx,%ecx),%eax

29. Assembly - Instruções • Instrução de subtração: - sub destino, fonte (Sintaxe Intel) Exemplo: sub eax,ebx - sub fonte, destino (Sintaxe AT&T) Exemplo: subl %ebx,%eax

30. Assembly - Instruções • Instruções de operações lógicas: - and/or/xor destino, fonte (Sintaxe Intel) Exemplo: and ax,bx - and/or/xor fonte, destino (Sintaxe AT&T) Exemplo: andw %bx,%ax

31. Assembly - Intruções • Instrução de comparação: - cmp operando1, operando2 (Sintaxe Intel) Exemplo: cmp 08h, eax - cmp operando1, operando2 (Sintaxe AT&T) Exemplo: cmp $0x8, %eax

32. Assembly - Instruções • Instruções de jump: “Pulo” incondicional: - jmp [100] (Sintaxe Intel) - jmp eax (Sintaxe Intel) - jmp *100 (Sintaxe AT&T) - jmp *%eax (Sintaxe AT&T)

33. Assembly - Instruções “Pulo” condicional: - je [100] (Sintaxe Intel) - jne eax (Sintaxe Intel) - je *100 (Sintaxe AT&T) - jne *%eax (Sintaxe AT&T)

34. Assembly - Instruções • Instruções de manipulação da pilha: - push eax (Sintaxe Intel) - push %eax (Sintaxe AT&T) - pop eax (Sintaxe Intel) - pop %eax (Sintaxe AT&T)

35. Assembly - Seções • O código Assembly é dividido em seções. As principais seções no Linux são: - section .data -> A seção .data é usada para declarar variáveis inicializadas. Porém essas “variáveis” não mudam no decorrer do programa. Essa seção é usada geralmente para definir nomes de arquivos, constantes, entre outros.

36. Assembly - Seções - Exemplo: section .data mensagem: db 'Hello world!' msglength: equ 12

37. Assembly - Seções - section .bss -> É a seção usada para declarar as variáveis do programa - Exemplo: section .bss nomearq: resb 230 ;Reserva 230 bytes numero: resb 1 ;Reserva 1 byte array: resw 10 ;Reserva 10 words

38. Assembly - Seções - section .text -> Essa é a seção onde o código do programa é escrito - Exemplo: section .text global _start _start: . . . . . . . . .

39. Assembly – Interrupções • Interrupções são chamadas ao processador requisitando um serviço • O nome interrupção vem do fato de que o processador tem sua atividade atual interrompida quando recebe um sinal de chamada

40. Assembly - Interrupções • Quando isso acontece, o processador salva o processo atual e executa a rotina daquela interrupção • Após a execução da rotina, que geralmente está armazenada em uma tabela na memória RAM, o processador retorna ao processo em que estava anteriormente

41. Assembly - Interrupções • Para se chamar uma interrupção no Linux, é feito o seguinte processo: - Coloca-se o número da interrupção no registrador EAX - Coloca-se os argumentos requeridos pela interrupção nos devidos registradores - Chama-se a interrupção • O resultado geralmente será retornado em EAX

42. Assembly - Interrupções - Exemplo (Sintaxe Intel): mov eax,1 ; Interrupção Exit mov ebx,0 ; Argumento em EBX int 80h ; Chamada da interrupção - Exemplo (Sintaxe AT&T): movl $1,%eax movl $0, %ebx int $0x80

43. Assembly - Exemplo • Hello World (Sintaxe Intel) section .data hello: db 'Hello world!',10 ; A string 'Hello World!‘ e um linefeed helloLenght: equ $-hello ; Tamanho da string hello section .text global _start _start: mov eax,4 ; Interrupção de escrita (sys_write) mov ebx,1 ; Argumento que indica onde a string vai ser escrita mov ecx,hello ; Argumento que indica o endereço da string mov edx,helloLenght ; Argumento que indica o tamanho da string int 80h ; Chamada da interrupção mov eax,1 ; Interrupção exit (sys_exit) mov ebx,0 ; Argumento da interrupção int 80h ; Chamada da interrupção

44. Assembly - Exemplo • Hello World (Sintaxe AT&T) .data hello: .string "Hello World!\n" .text .globl main main: mov $4,%eax mov $1,%ebx mov $hello,%ecx mov $13,%edx int $0x80 mov $1,%eax mov $0,%ebx int $0x80

45. Assembly – Referências www.cin.ufpe.br/~lab3 No meu public estarei atualizando o arquivo “Links-if677.txt” sempre que encontrar referências interessantes