计算机组成原理-死去的RISC-V突然攻击我

程序的机器级代码表示

1. 常用汇编指令介绍

   1. 相关寄存器

      16bit	32bit	说明
      AX	EAX	累加器（Accumulator）
      BX	EBX	基地址寄存器(Base Register)
      CX	ECX	计数寄存器(Count Register)
      DX	EDX	数据寄存器(Data Register)
      	ESI	变址寄存器(Index Register)
      	EDI	变址寄存器(Index Register)
      	EBP	堆栈基指针(Base Pointer)
      	ESP	堆栈顶指针(Stack Pointer)

   2. 汇编指令格式

      1. AT&T 格式简介

         • 主要用于 GNU Assembler (GAS)，即 gcc 默认输出。

         • 语法较“繁琐”，但严格、明确，容易让编译器处理。

         • 特点：寄存器有 % 前缀，立即数 $ 前缀，操作数顺序是 源, 目的。

         示例：

         movl $5, %eax      # 把立即数 5 移动到 eax
         addl %eax, %ebx    # ebx = ebx + eax
         movl 8(%ebp), %ecx # 从 [ebp+8] 取数到 ecx
         

      2. Intel 格式简介

         • 常见于 MASM / NASM / Windows 平台。

         • 更接近高级语言风格，简洁直观，广泛用于手写汇编和逆向分析。

         • 特点：操作数顺序 目的, 源，寄存器无 %，立即数直接写，内存寻址用 []。

         示例：

         mov eax, 5          ; 把立即数 5 移动到 eax
         add ebx, eax        ; ebx = ebx + eax
         mov ecx, [ebp+8]    ; 从 [ebp+8] 取数到 ecx
         

      3. 对比表：AT&T vs Intel 汇编格式

      特点	AT&T 格式	Intel 格式
      操作数顺序	源, 目的	目的, 源
      寄存器	%eax、%ebx	eax、ebx
      立即数	$5	5
      内存寻址	disp(base, index, scale) → 8(%ebp, %ecx, 4)	[base + index*scale + disp] → [ebp + ecx*4 + 8]
      操作数大小	指令后缀：b=8位, w=16位, l=32位, q=64位	byte ptr, word ptr, dword ptr, qword ptr
      符号/变量	movl $var, %eax (取地址) movl var, %eax (取值)	mov eax, offset var (取地址) mov eax, [var] (取值)
      汇编器	GNU Assembler (gas)	MASM, NASM, FASM 等
      常见平台	Linux/Unix 系统	Windows、逆向工程

   3. 常用指令

      • <reg>
      • <mem>
      • <con>,<con32>
      1. 数据传送指令
         1. mov
         2. push
         3. pop
      2. 算术和逻辑运算指令
         1. add/sub
         2. inc/dec
         3. imul
         4. idiv
         5. and/or/xor
         6. not
         7. neg
         8. shl/shr
      3. 控制流指令
         1. jmp
         2. jcondition: je,jz,jne,jg,jge,jl,jle
         3. cmp/test
         4. call/ret

2. 选择语句的机器级表示

   if(test_expr)
   	then_statement
   else
   	else_statement
   

   t=test_expr
   if(!t)
   	goto false;
   then_statement
   goto done;
   false:
   else_statement
   done;
   

3. 循环语句的机器级表示

   1. do-while

      do 
      	body_statement
      	while(test_expr);
      

      loop:
      body_statement
      t=test_expr;
      if(t)
      	goto loop;
      

   2. while

      while(test_expr)
      	body_statement
      

      t=test_expr;
      if(!t)
      	goto done;
      loop:
      body_statement;
      t=test_expr;
      if(t)
      	goto loop;
      done:
      

   3. for

      for(init_expr;test_expr;update_expr)
      	body_statement
      

      init_expr;
      t=test_expr;
      if(!t)
      	goto done;
      loop:
      body_statement
      update_expr;
      t=test_expr;
      if(t)
      	goto loop;
      done:
      

4. 过程调用的机器级表示

CISC和RISC的基本概念

1. 复杂指令系统计算机(CISC)

   • 特点：指令集复杂，每条指令可以完成较复杂的操作，指令长度不固定。
   • 设计理念：软件简单化，把更多功能交给硬件来完成。
   • 常见架构：x86、VAX、68000。

2. 精简指令系统计算机(RISC)

   • 特点：指令集简单，每条指令长度固定，执行时间大多相同。
   • 设计理念：硬件简单化，指令执行快，依靠编译器优化来实现复杂功能。
   • 常见架构：ARM、MIPS、RISC-V、SPARC。

3. CISC和RISC的比较

   特点	RISC（精简指令集）	CISC（复杂指令集）
   指令数量	少，指令集精简	多，指令功能复杂
   指令长度	固定（常见 32 位）	不固定（8～120 字节不等）
   指令执行时间	大多数指令 1 个时钟周期	指令执行时间差别大
   寻址方式	少（常 3～5 种）	多（十几种甚至几十种）
   硬件复杂度	控制器一般为硬布线（简单）	控制器常为微程序（复杂）
   编译器依赖性	高，复杂操作要由编译器分解	低，硬件可直接完成复杂操作
   性能优化方式	通过流水线、寄存器优化	通过复杂指令减少代码长度
   代表架构	ARM、MIPS、RISC-V	x86、Intel 8086、VAX
   代码密度	代码长（指令多）	代码短（指令少，但复杂）