❗️출처: 하이애나 블로그

3장

(특히 3.4 3.7 3.8 잘 읽으라고 함)

• 한글기준 범위
  • 185쪽 ~ 364쪽

• 3.2 프로그램의 인코딩

  • gcc -0g -o p p1.c p2.c
  • 0g를 주면 최적화 적용, 01, 02등 더 단계를 올리면 성능이 좋아짐
  • 하지만 컴파일 시간이 증가하고, 디버깅을 실행시키기 어려워짐

• 3.2.1 machine level code

  • ISA는 프로세서의 상태, 인스트럭션의 형식
  • C에서 배열과 구조체 같은 연결된 데이터 타입들은, 기계어 코드에서 연속적인 바이트들로 표시

• 3.2.2코드 예제

  • mstore.c

    long mult2(long,long);
    
    void multstore(long x, long y, long *dest) {
    	long t = mult2(x,y)
    	*dest = t;
    }
    

  • gcc로 하여금 컴파일러를 실행하도록 해서 어셈블리파일 위의 mstore.s로 만든다

    • *gcc -Og —S instore. c*

    mulstore:
    	pushq %rbx
    movq   %rdx, %rbd
    call   %mult2
    movq   %rax, (%rbx)
    popq   %rbx
    ret
    

  • 위의 assembly language의 각 라인 하나는 machine instruction에 대응됨

  • 아래와 같은 커맨드로 직접 볼 수 없는 object code 파일, mstore.o로 만든다

    • linux> *gcc -Og -c mstore.c*

    53 48 89 d3 e8 00 00 00 00 48 89 03 5b c3
    

  • 위와같은 파일은, 무슨내용인지 알 수없다. 따라서… 역어셈블러라는 프로그램을 돌려야한다. OBJDUMP(object dump)를 아래와 같은 코드로 수행 가능

    • *objdump -d instore. o*

      

    • 위와같이 역어셈블된 모습을 볼 수 있다

    • 역어셈블러는 GCC가 생성한 어셈블리 코드와는 약간 다른 명명법을 인스트럭션에 사용함

• 3.2.3 Note on Formatting

  • 다음 명령을 실행하면 mstore.s를 생성한다

  • gcc -0g -S mstore.c

    .file "010-mstore.c"
    .text
    .globl multstore
    .type multstore, @function
    multstore:
    pushq %rbx
    movq %rdx, %rbx
    call mult2
    movq %rax, (%rbx)
    popq %rbx
    ret
    .size multstore, .-multstore
    .ident "GCC: (Ubuntu 4.8.1-2ubuntu1~12.04) 4.8.1"
    .section .note.GNU-stack,"",@progbits
    

  • 쩜으로(.) 시작하는 모든 라인은 어셈블러와 링커들을 guiding하기위한 지시어이며, 보통 무시함

    void multstore(long x, long y, long *dest)
    x in %rdi, y in %rsi, dest in %rdx
    1 multstore:
    2 pushq %rbx Save %rbx
    3 movq %rdx, %rbx Copy dest to %rbx
    4 call mult2 Call mult2(x, y)
    5 movq %rax, (%rbx) Store result at *dest
    6 popq %rbx Restore %rbx
    7 ret Return
    

  • 어셈블리 코드를 C프로그램과 연동하는 방법

    1. 전체 함수를 어셈블리 코드로 작성하고, 이들을 링크단계에서 C함수들과 통합하는 것
    2. GCC의 어셈블리 코드를 C프로그램에 직접 추가하는 지원기능을 이용하는 것

• 3.3 Data Format

  • 인텔프로세서 - 보통 16비트구조, 나중에는 32비트로 확장했음

  • 인텔은 워드라는 단어를 16비트 데이터 타입을 말할 때 사용한다.

    • 32비트는 더블워드, 64비트 양은 쿼드워드로 부름

    

• 3.4 Accessing information

  • cpu는 16개의 general-purpose register를 보유함

  • 16개의 레지스터는 integer data와 pointer를 저장하는 데 사용됨

    

  • 맨 왼쪽열의 %r**, %r**들은 모두 %r로 시작되었지만, 진화하면서 계속 이름 바뀌고 확장됨

  • (위그림에서의 16개의)서로다른 레지스터들은 서로 다른 목적으로 사용됨

  • 3.4.1 Operand Specifiers

    • 대부분의 instruction들은 1개 이상의 Operand를 가진다
      • operand는 소스값과 그 목적지를 알려줌
      • 소스값은 상수로 주어짐, 레지스터나 메모리로 읽을 수 있음
      • result는 레지스터나 메모리에 저장됨
    • Operand의 세가지 타입

      • immediate

        • 상수값을 말한다

        • ATT형식의 어셈블리 코드에서, $다음 (C스타일의) 정수를 붙임

        • ex) $-577, $0x1F 등

          

      • register

        • 레지스터의 내용을 나타냄

        • 16개의(64비트, 32비트, 16비트, 8비트)레지스터의 하위 일부분(8바이트, 4바이트, 2바이트, 1바이트)를 가르킴

          

      • memory reference

        • effective address라고 부르는 계산된 주소로 메모리 위치에 접근
        • 메모리는 거대한 바이트의 배열
          • M[Addr]과 같이 표시, Addr로부터 저장된 b바이트를 참조하는것을 나타냄

      • 위에서 설명한 3가지Operand

        

  • 3.4.2 Data Movement Instructions

    • 가장~ 많이 사용되는 인스트럭션은 데이터를 한 위치에서 다른 위치로 복사하는 명령

    • MOV 클래스

      • movb, movw, movl, movq 네개로 구성

        

    • 대부분의 경우 MOV instruction들은 지정된 위치만 업데이트함

      • 하지만 유일한 예외는
        • movl이 레지스터를 목적지로 갖는 경우
        • 레지스터의 상위 4바이트도 0으로 설정함
        • 32비트생성 instruction은 레지스터의 상위 바이트들을 또한 0으로 설정하도록 32비트값을 생성하는 관습에서 생김

    • 아래와 같은 다섯가지 가능한 조합의 소스,

    

    • Zero-extending data movement

      

    • Sign-extending data movement instructions

      

    • 중간 용어정리

      • SP :stack pointer
      • DP :data pointer
      • rax : 시스템콜의 실질적 번호, 함수의 결과(리턴)값이 담기는 레지스터
      • rbx : base register로 메모리 주소를 지정할 때 사용
      • rcx : 보통 반복문에 사용
      • rdx : 데이터 레지스터로 연산 수행할 때 rax와 많이 사용함
      • rsi : 메모리를 이동하거나 비교할 때 출발주소를 가리키는데 사용
      • rdi : 메모리를 이동하거나 비교할 때 목적지 주소를 가리키는데 사용
      • rbp : 함수 파라미터나 주소를 가리킬 때 사용
      • rsp : 중요함, stack의 삽입, 삭제 명령어에 의해 변경되는 스택의 가장 위를 가리키는 포인터
      • rip : 현재 명령 실행 주소

  • 3.4.4 pushing and popping stack

    • 밀면 포인터 하나 밀어주고… pop하면 빼주고

    

  • 3.5 Arithmetic and Logical operation(산술, 논리 연산)

    • 3.5.1 Load Effective Address

      • ledq로 load effective address할 수 있음
      • 실제로는 movq 인스트럭션의 변형임

      

      • 3.5.2 Unary and Binary Operations 단항 및 이항 연산

      • 3.5.2 Shift Operations 쉬프트 연산

        

      • 3.5.4 discussion

      • 3.5.5 특수 산술 연산

  • 3.6 제어문

    • Do-while, if, for-loop, while, switch 등 배움
    • 스킵됨
    • 스킵됨
    • 스킵됨

  • 3.7 Procedures

    • 주요 추상화 중 하나
    • 무슨 값이 계산되고, 무슨 효과를 가지고 있는지 인터페이스를 제공
    • 일부 구현 기능들은 감춰주는 방식
    • 세가지중 하나 연관됨
    • 메모리관리를 설명하기 위해 다음과같은 개념들을 설명
    • 3.7.1 Run time stack
    • 3.7.2 Control Transfer
    • 3.7.3 Data Transfer
    • 3.7.4 Local Storage on the Stack
    • 3.7.5 Local Storage in Registers
    • 3.7.6 Recursive Procedures

  • 3.8 배열의 할당과 접근

  • 3.9 Heterogeneous Data Structures

  • 3.10 Combining Control and Data in Machine-Level Programs

  • 3.11 Floating point code

  • 3.12 Summary