Bilgisayar Organizasyonu ve Mimarisi - İşlemci Mimarisi

BOM

Posted by : Avni Kaşıkçı at Jan 11, 2021

 Genel Kavramlar

 CPU Tasarımı, Talimat yürütme döngüsü

 IA-32 İşlemci Mimarisi

 İşlem modları, CPU Kayıtları ve Bayrakları, Intel CPU Geçmişi

 IA-32 Bellek Yönetimi

 Gerçek adres modu, bölümlere ayrılmış bellek, sayfalama

 Giriş-Çıkış Sistemi

 Giriş / çıkış sistemi seviyeleri

Anahat

 Programları Birleştirme, Bağlama ve Çalıştırma

 Assembly Dilinin Temel Öğeleri

 Örnek: Tamsayı Toplama ve Çıkarma

 Verileri Tanımlama

 Sembolik Sabitler

 Gerçek Adres Modu Programlama

Anahat

 Programları Birleştirme, Bağlama ve Çalıştırma

 Assembly Dilinin Temel Öğeleri

 Örnek: Tamsayı Toplama ve Çıkarma

 Verileri Tanımlama

 Sembolik Sabitler

 Gerçek Adres Modu Programlama

Assemble-Link Yürütme Döngüsü

 Aşağıdaki şema, bir kaynak oluşturmanın adımlarını açıklamaktadır.program derlenmiş programı çalıştırarak.

 Kaynak kodu değiştirilirse, 2’den 4’e kadar olan Adımlar tekrarlanmalıdır.

Liste Dosyası

 Programınızın nasıl derlendiğini görmek için kullanın

 Projeden sonra adlandırılır, örneğin proje.lst

 Baskıya uygun

 Şunları içerir;

 kaynak kodu

 adresler

 nesne kodu (makine dili)

 segment adları

 semboller (değişkenler, prosedürler ve sabitler)

 Ayrıntılı açıklamalı 72-74. Sayfalardaki örnek- LÜTFEN OKUYUN!

Anahat

 Programları Birleştirme, Bağlama ve Çalıştırma

 Assembly Dilinin Temel Öğeleri

 Örnek : Tamsayı Toplama ve Çıkarma

 Verileri Tanımlama

 Sembolik Sabitler

 Gerçek Adres Modu Programlama

Basit elementler

 Tamsayı sabitleri ve ifadeleri

 Karakter ve dize sabitleri

 Ayrılmış kelimeler ve tanımlayıcılar

 Yönergeler ve talimatlar

 Etiketler

 Anımsatıcılar ve İşlemciler

 Yorumlar

Tamsayı Sabitleri

[{+	-} basamak [taban]

 İsteğe bağlı önde gelen + veya - işareti

 İkili, ondalık, onaltılık

 Yaygın taban karakterleri:

Örnekler: 30d, 6Ah, 42, 1101b

Onaltılık bir harfle başlayamaz: 0A5h

Tamsayı İfadeler

 Montaj zamanında değerlendirildi

 Örnekler:

Karakterler ve Dizeler

 Karakteri tek veya çift tırnak içine alın

 'A', "x"

 ASCII karakteri = 1 bayt

 Dizeleri tek veya çift tırnak içine alın

 "ABC"

 'xyz'

 Her karakter tek bir bayt kaplar

 Gömülü alıntılara izin verilir:

 "" İyi geceler "deyin Gracie '

 "Bu bir test değil"

Ayrılmış Kelimeler ve Tanımlayıcılar

 Ayrılmış sözcükler tanımlayıcı olarak kullanılamaz

 Talimat anımsatıcıları, yönergeleri, tür öznitelikleri, operatörler,önceden tanımlanmış semboller

 Ek A'daki MASM referansına bakın

 Tanımlayıcılar

 1-247 karakter, rakamlar dahil

 büyük / küçük harfe duyarlı değil

 ilk karakter bir harf, _, @,? Veya $ olmalıdır

 etiketler (prosedür isimleri, değişkenler), sabitler için kullanılır

Direktifler

 Montajın nasıl yapılacağına ilişkin talimatlar (@ runtime değil)

 Montajcı tarafından tanınan ve uygulanan komutlar

 Intel talimat setinin parçası değil

 kodu, veri alanlarını bildirmek, bellek modelini seçmek, bildirmek için kullanılırprosedürler, değişkenler vb.

 büyük / küçük harfe duyarlı değildir (.data, .DATA ve .Data)

 Farklı montajcıların farklı direktifleri vardır

 GNU assembler, netwide assembler, MASM ile aynı değil

Yönergeler: Segmentleri Tanımlama

 assembler direktiflerinin önemli bir işlevi,program bölümlerini veya segmentlerini tanımlayın

- data

- code

- stack 100h

Intel Talimatları

 assembler tarafından makine koduna monte edilir

 CPU tarafından çalışma zamanında yürütülür

 Bir talimat şunları içerir:

 Etiket
(isteğe bağlı)

 Anımsatıcı
(gereklidir)

 Operand (lar)
(talimatlara göre değişir)

 Yorum
(isteğe bağlı) - ';' ile başlar

[etiket:] anımsatıcı [işlenenler] [; yorum]

loop1: moveax, 32; dizi öğelerinin sayısı

Etiketler

 Yer işaretçisi olarak hareket edin

 kod ve verilerin adresini (ofset) işaretler

 Tanımlayıcı kurallara uyun

 Veri etiketi (Değişken adları)

 benzersiz olmalıdır

 örnek: DWORD 100'ü sayın
(ardından iki nokta üst üste gelmez)

 Kod etiketi

 atlama ve döngü talimatlarının hedefi

 örnek: L1:
(ardından iki nokta üst üste)

 No operands

 stc                ; Carry bayrağını ayarla

 One operand

 inc eax                    ; Kayıt ol

 inc myByte                 ; hafıza

 Two operands

 add ebx,ecx                ; kayıt ol

 sub myByte,25              ; hafıza, sabit

 add eax,36 * 25            ; reg, const-expr

NOP Talimatı

 İşlem Yok

 En güvenli ve en yararsız talimat

 1 baytlık depolama kullanır

 CPU: Okur, Kodunu Çözer, Yok Sayar

 Genellikle kodu çift adres sınırlarına hizalamak için kullanılır(4’ün katı):

00000000668BC3movax,bx

0000000390nop;alignnextinstruction

000000048BD1movedx,ecx

 x86 işlemciler kodu ve verileri daha fazla yüklemek için tasarlanmıştırçift kelime adreslerinden bile hızlı bir şekilde.

Anahat

 Programları Birleştirme, Bağlama ve Çalıştırma

 Assembly Dilinin Temel Öğeleri

 Örnek: Tamsayı Toplama ve Çıkarma

 Verileri Tanımlama

 Sembolik Sabitler

 Gerçek Adres Modu Programlama (!!!)

TITLE Program Template             (Template.asm)

.data

 (değişkenleri buraya girin) 
.code
main PROC
    ; (çalıştırılabilir talimatları buraya ekleyin) 

main ENDP
    ; (ek prosedürleri buraya ekleyin)

END main

Örnek: Tamsayı Toplama ve Çıkarma

TITLE Add and Subtract           (AddSub.asm)

; Bu program 32 bitlik tam sayıları ekler ve çıkarır.

INCLUDE Irvine32.inc

.code

main PROC
    moveax,10000h                ; EAX = 10000h 
    add eax,40000h               ; EAX = 50000h 
    sub eax,20000h               ; EAX = 50000h 
    call DumpRegs                ; display registers 
    exit 
main ENDP

main ENDP

Örnek Çıktı

 Kayıtları ve bayrakları gösteren program çıktısı:

EAX=00030000   EBX=7FFDF000  ECX=00000101  EDX=FFFFFFFF 
ESI=00000000   EDI=00000000  EBP=0012FFF0  ESP=0012FFC4 
EIP=00401024   EFL=00000206  CF=0  SF=0  ZF=0  OF=0

Olası Kodlama Standartları

 Büyük harf kullanımı  Anımsatıcılar ve kayıt adları dahil olmak üzere, ayrılmış sözcükleri büyük harfle yazın

 Hiçbir şeyi büyük harfle yazmayın

 İlk harfleri büyük yap

 Açıklayıcı tanımlayıcı adları kullanın

 Girinti ve boşluk

 kod ve veri etiketleri - girinti yok

 çalıştırılabilir talimatlar - 4-5 boşluk girintisi (1 sekme)

 yorumlar: sayfanın sağ tarafı, dikey olarak hizalanmış

 Komut ve işlenenleri arasında 1-3 boşluk (1 sekme)

 Prosedürler arasında 1-2 boş satır

Örnek: Tamsayı Toplama ve Çıkarma 2 nd versiyonu

TITLE Add and Subtract        (AddSub2.asm)

; Bu program 32 bitlik tam sayıları ekler ve çıkarır.    
; Dahil olmadan
.386
.model flat, stdcall
.stack 4096
ExitProcessPROTO, dwExitCode:DWORD
DumpRegsPROTO

.code

main PROC
    moveax,10000h          ; EAX = 10000h 
    add eax,40000h         ; EAX = 50000h
    sub eax,20000h         ; EAX = 30000h 
    call DumpRegs          ; ekran kayıtları
    INVOKE ExitProcess, 0 
main ENDP

END main

Anahat

 Programları Birleştirme, Bağlama ve Çalıştırma

 Assembly Dilinin Temel Öğeleri

 Örnek: Tamsayı Toplama ve Çıkarma

 Verileri Tanımlama

 Sembolik Sabitler

 Gerçek Adres Modu Programlama

Temel Veri Türleri

 BYTE, SBYTE: 8-bit işaretsiz ve işaretli tamsayılar

 KELİME, KILIÇ: 16 bit işaretsiz ve işaretli tamsayılar

 DWORD, SDWORD: 32-bit işaretsiz ve imzalı tamsayılar

 QWORD: 64 bit tam sayı

 Not: İmzalanmamış / imzalanmamış

 TBYTE: 80 bit (on bayt) tam sayı

 REAL4, REAL8: 4 bayt kısa ve 8 bayt uzun gerçekler

 REAL10: 10 baytlık IEEE genişletilmiş gerçek

Eski Veri Direktifleri

Netwide Assembler (NASM) tarafından da desteklenir 
            ve Turbo Assembler (TASM)

Veri Tanımlama Beyanı

 Bir veri tanımlama ifadesi, bir değişken için bellekte depolamayı bir kenara koyar.

 İsteğe bağlı olarak verilere bir ad (etiket) atayabilir

 Sözdizimi:

 kullanın ? Tanımlanmamış değişkenler için sembol

 Tüm başlatıcılar bellekte ikili veri haline gelir

 00110010b, 32h ve 50d'nin tümü aynı ikili değere sahip olur

BYTE, SBYTE Verilerinin Tanımlanması

 Aşağıdakilerin her biri tek bir depolama baytını tanımlar:

value1 BYTE 'A'           ; karakter sabiti
value2 BYTE 0             ; en küçük işaretsiz bayt
value3 BYTE 255           ; en büyük işaretsiz bayt
value4 SBYTE -128         ; en küçük işaretli bayt
value5 SBYTE +127         ; en büyük işaretli bayt
value6 BYTE ?             ; başlatılmamış bayt

 İsteğe bağlı ad, değişkenin başlangıçtan itibaren ofsetini işaretleyen bir etikettironu çevreleyen segmentte.

 değer1, veri segmentinde 0000 ofsetinde bulunuyorsa ve 1 baytdepolama, değer2 otomatik olarak 0001 ofsetinde bulunur

 MASM, bir BYTE’yi negatif bir değerle (zayıf stil) başlatmanıza izin verir

 Bir SBYTE değişkeni bildirirseniz, Microsoft hata ayıklayıcı otomatik olarakdeğerini önde gelen bir işaretle ondalık olarak görüntüler.

Bayt Dizilerini Tanımlama

 Birden çok başlatıcı kullanan örnekler:

list1 BYTE 10,20,30,40
list2 BYTE 10,20,30,40
      BYTE 50,60,70,80
      BYTE 81,82,83,84
list3 BYTE ?, 32,41h, 00100010b
list4 BYTE 0Ah, 20h, 'A', 22h

![](image/capture7.PNG)

 Bir dizi basitçe bir dizi sıralı bellek konumudur

 yönergesi (BYTE) almak için gerekli ofset gösterirsonraki dizi öğesi

 Uzunluk yok, sonlandırma bayrağı yok, özel özellik yok

Dizeleri Tanımlama

 Bir dizi, bir karakter dizisi olarak uygulanır

 Kolaylık sağlamak için, genellikle tırnak işaretleri içine alınır

 Genellikle boş sonlandırılır

 Karakterler bayttır

 0Dh (CR) ve 0Ah (LF) hex karakterleri kullanışlıdır

 Örnekler:

    str1 BYTE     "Adınızı girin:", 0
    str2 BYTE     'HATASI!', 0Dh, 0Ah, 'Durma programı', 0Dh, 0Ah, 0
    str3 BYTE     'A', 'E', 'I', 'O', 'U'       
    newLine BYTE   0Dh, 0Ah, 0       
    greet   BYTE  "Bir dize"       
            BYTE  "iki bölüm.", 0      
    menu    BYTE  "1. Yeni bir hesap oluştur", 0dh, 0ah,
                        "2. Mevcut bir hesabı açın", 0dh, 0ah,
                        "3. Çıkış", 0ah, 0ah,
                        "Seçim>", 0

DUP Operatörü

 Veriler için alan ayırmak için DUP’ı kullanın

 Sözdizimi: DUP’yi tekrarlar (bağımsız değişken)

 Tekrarlar ve argüman sabitler veya sabit ifadeler olmalıdır

var1 BYTE 20 DUP(0)         ; 20 bayt, hepsi sıfıra eşit       
var2 BYTE 20 DUP(?)         ; 20 bayt, başlatılmamış  
var3 BYTE 4 DUP("STACK")    ; 20 bayt: "STACKSTACKSTACKSTACK"    
var4 BYTE 10,3 DUP(0),20    ; 5 bayt

Diğer Türleri Tanımlama

val1   WORD   65535         ; en büyük işaretsiz değer
val2   SWORD  –32768        ; en küçük işaretli değer
word3  WORD   ?             ; başlatılmamış, imzalanmamış
word4  DWORD   "ABCD"       ; dört karakter
myListWORD   1,2,3,4,5      ; kelime dizisi
array  WORD   5 DUP(?)      ; başlatılmamış dizi
val5   DWORD  0FFFF0000h    ; imzasız
val6   SDWORD –2147483648   ; imzalı
dwd7   SDWORD –2,–1,0,1,2   ; işaretli dizi
qwd8   QWORD  1234567812345678h 
rVal1 REAL4  -2.1
rVal2 REAL8  3.2E-260

Küçük Endian Düzeni

 Bir bayttan daha büyük tüm veri türleri, kendi baytlarınıTers sipariş. En az önemli bayt ilk anda gerçekleşir(en düşük) hafıza adresi.

 Örnek:

            val1DWORD 12345678h

Örnek: Değişkenleri Kullanma

TITLE Add and Subtract, Version 3            (AddSub3.asm) 
; Bu program 32 bit işaretsiz ekler ve çıkarır
; tamsayılar ve toplamı bir değişkende depolar.
INCLUDE Irvine32.inc

.data

val1 DWORD 10000h 
val2 DWORD 40000h 
val3 DWORD 20000h 
finalValDWORD ?

.code

main PROC
    mov eax,val1      ; 10000 saat ile başla
    add eax,val2      ; 40000h ekle
    sub eax,val3      ; 20000h çıkar
    movfinalVal,eax   ; sonucu sakla (30000h)
    call DumpRegs     ; kayıtları göster
    exit
ana ENDP
END ana

Segment Kontrolü

 .code

 Aşağıdakilerin tümü kod segmentine gider

 .data

 Aşağıdakilerin tümü veri segmentine gider

 .data?

 başlatılmamış veri segmenti

 verileri depolamak için çalışma zamanında ayrılır

 depolanan .exe'de yer gerekmez (saklanacak değer olmadığı için)

 Eğer birbirine karıştırılırsa, montajcı tarafından ayrılırlar

Başlatılmamış Verileri Bildirme

 .data kullanılsın mı? başlatılmamış bir veri kesimi bildirme yönergesi

 .DATA? yönerge, derlenmiş bir programın boyutunu azaltır.

        .data? 
        array1 DWORD 5000 DUP (?)

 Program için yüklenene kadar dizi1’e yer ayrılmamıştır.yürütme (.exe 20KB daha küçüktür)

        .data
        array2 DWORD5000 DUP (?)

 dizi2, boş olmasına rağmen, dizini depolamak için .exe’de 20KB’ye sahiptir.var olmayan değerler

Anahat

 Programları Birleştirme, Bağlama ve Çalıştırma

 Assembly Dilinin Temel Öğeleri

 Örnek: Tamsayı Toplama ve Çıkarma

 Verileri Tanımlama

 Sembolik Sabitler

 Gerçek Adres Modu Programlama

Tamsayı Sembolik Sabitler

isim = ifade

 ifade 32 bitlik bir tam sayıdır (ifade veya sabit)

 yeniden tanımlanabilir (ancak bunu yapmak için iyi bir biçim değil!)

 isim sembolik sabit olarak adlandırılır

 Direktifler: Çalışma zamanı etkisi yoktur, .exe'nin parçası değildir

 sembolleri kullanmak için iyi programlama stili

            COUNT = 500
            …
            mov balta, COUNT

EQU Direktifi

 Bir tamsayı veya metin ifadesi olarak bir sembol tanımlayın

 = yönerge sadece izin verilen tam sayılar

 Yeniden tanımlanamaz

 Örnek:

PI EQU<3.1416> 
pressKeyEQU<"Press any key to continue...",0>
.data
prompt BYTE pressKey

TEXTEQU Direktifi

 Bir metin sembolünü tam sayı veya metin ifadesi olarak tanımlayın

 Bir metin makrosu çağırdı

 Yeniden tanımlanabilir

 % bir tamsayıyı metne dönüştürür

;macros 
msgTEXTEQU <"Do you wish to continue (Y/N)?"> 
rowSize= 5
count TEXTEQU %(rowSize* 2)       ; değerlendir ve metin olarak sakla 
setupALTEXTEQU <moval,count>      ; mov için makro 
.data 
prompt1 BYTE msg 
.code 
setupAL                           ; "mov al, 10" u oluşturur

Dizi Boyutu

 Mevcut konum sayacı: $

 listenin adresini çıkar

 fark bayt sayısıdır

 Örnek:

        liste BYTE 10,20,30,40
        listSize = ($ - liste)

 Bayttan büyükse öğe boyutuna bölün (ör.WORD, DWORD için 4, QWORD için 8)

 Örnek:

        DWORD 1,2,3,4 listesi
        listSize = ($ - liste) / 4

Gerçek Adres Programlama

 Bilgisayarınızın 80’lerde yapılmış gibi görünmesini, hareket etmesini ve hissetmesini sağlayın

 16 bit MS-DOS Programları Oluşturun (Neden?)

 “Avantajlar”

 MS-DOS ve BIOS işlevlerinin çağrılmasını sağlar

 hafıza erişim kısıtlaması yok

 Dezavantajlar

 hem segmentlerin hem de ofsetlerin farkında olmalıdır

 Win32 işlevleri çağıramaz

Gereksinimler

 Irvine16.inc DAHİL

 DS'yi veri segmentine başlatın:

    movax,@data
    movds,ax

Anahat

 Programları Birleştirme, Bağlama ve Çalıştırma

 Assembly Dilinin Temel Öğeleri

 Örnek: Tamsayı Toplama ve Çıkarma

 Verileri Tanımlama

 Sembolik Sabitler

 Gerçek Adres Modu Programlama

Özet

 Tamsayı ifadesi, karakter sabiti

 yönerge - montajcı tarafından yorumlanır

 talimat - çalışma zamanında yürütülür

 kod, veri ve yığın segmentleri

 kaynak, liste, nesne, harita, çalıştırılabilir dosyalar

 Veri tanımlama direktifleri:

 BYTE, SBYTE, WORD, SWORD, DWORD, SDWORD, QWORD, REAL4, REAL8
 TBYTE, REAL10 - Belirsiz ve nadiren kullanılan talimatlar (eski)
 DUP operatörü, konum sayacı ($)

 Sembolik sabitler

 =, EQU ve TEXTEQU