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mov（数据传送指令）

把不同的指令划分成指令类（每一类指令都执行相同的操作，主要区别在与操作数大小不同）

（表格中“效果”一列的前者是源操作数，后者是目的操作数）

mov

存储单元之间的数据传输关系（mov）

mov 目的操作数, 源操作数 # 位宽必须一致

操作对象有4种

  • 通用寄存器：AX、BX等
  • 段寄存器：CS、DS等
  • 内存单元
  • 立即数、常数

image-20211110001421862

实战demo

mov.asm

# 立即数相关
mov 0xb700, 0xb800		; mov 立即数, 立即数		error: invalid combination of opcode and operands
mov [0x01], 0xb 		; mov 内存单元, 立即数		error: operation size not specified
mov byte [0x01], 0xb800	; mov 内存单元, 立即数		warning: byte data exceeds bounds [-w+number-overflow]
mov word [0x01], 0xb800	; mov 内存单元, 立即数		成功

# 内存单元相关
mov [0x01], [0x02]		; mov 内存单元, 内存单元	error: invalid combination of opcode and operands
mov ax, [0x02]			; mov 寄存器, 内存单元		成功
mov [0x03], ax			; mov 内存单元, 寄存器		成功
mov ds, [0x04]			; mov 段寄存器, 内存单元	成功
mov [0x05], ds			; mov 寄存器, 段寄存器		成功

# 寄存器相关
mov ax, bx
mov cx, dl				; mov 16位寄存器, 8位寄存器	error: invalid combination of opcode and operands
mov cs, ds				; mov 段寄存器, 段寄存器 	error: invalid combination of opcode and operands

mov衍生指令

  • 四条指令都执行相同的操作，主要区别在与操作的数据大小不同
  • movq是复制双字再符号扩展为四字，而movabsq才是真正的复制四字
  • x86-64限制从内存直接复制到内存（源和目的操作数不能同时为存储器类型）
mov指令效果描述
movbD < S传送字节（B）
movwD < S传送字（2B）
movlD < S传送双字（4B）
movqD < S传送四字（8B）
movabsqR < I传送绝对的四字

MOVS / MOVZ类（较小源值复制到较大目的）

  • 没有movzlq原因：根据复制时的规则，当复制双字时就已经会自动零扩展，即movl的效果本质上就是movzlq
  • movz和movs指令末两位都是大小指示符，而cltq没有操作数（操作数默认：%eax, %rax所对应的寄存器位置为第一个（返回值））
movz指令效果（零扩展）描述movs指令效果（符号扩展）描述
movzbwR < 零扩展(S)将做了零扩展的字节传送到字movsbwR < 符号扩展(S)将做了符号扩展的字节传送到字
movzblR < 零扩展(S)将做了零扩展的字节传送到双字movsblR < 符号扩展(S)将做了符号扩展的字节传送到双字
movzwlR < 零扩展(S)将做了零扩展的字传送到双字movswlR < 符号扩展(S)将做了符号扩展的字传送到双字
movzbqR < 零扩展(S)将做了零扩展的字节传送到四字movsbqR < 符号扩展(S)将做了符号扩展的字节传送到四字
movzwqR < 零扩展(S)将做了零扩展的字传送到四字movswqR < 符号扩展(S)将做了符号扩展的字传送到四字
（movl）R < 零扩展(S)将做了零扩展的双字传送到四字movslqR < 符号扩展(S)将做了符号扩展的双字传送到四字
——————cltq%rax < 符号扩展(%eax)把==%eax符号扩展到%rax==

数据传送示例

C语言的所谓指针就是地址，比如long *xp作第一个参数，那么：

  • xp，汇编操作数为%rdi，保存在寄存器中。其值是一个地址
  • *xp，汇编操作数为(%rdi)，保存在内存中。（调用*xp的过程即为间接寻址的过程）
  • &*xp即取得保存在内存中的*xp的地址，其值等于xp
  • &xp，汇编操作为leaq %rdi,?（不确定能不能读寄存器地址），其值是%rdi（这是一个文本而不是操作数）
  • 访问寄存器比访问内存要快得多

内存转内存的过程*dp = (类型) *sp，分（1）*sp传送到寄存器、（2）寄存器传送到*dp两步

  • *sp类型小于*dp时：（1）进行扩展传送，（2）普通传送
    • *sp为T：movs（符号扩展）
    • *sp为U：movz（零扩展）
  • *sp类型大于*dp时：（1）进行普通传送，（2）取寄存器低位传送
  • T2U和U2T
    • 这里不用管T2U还是U2T，汇编级不区分TU，区分两种扩展的本质是使数据不改变而已
    • 即这一步只有大小转换没有类型转换！也解释了为什么C语言类型转换+大小变换时，先改变大小再改变类型

push/pop（数据传送指令）

压入和弹出栈数据

后进先出，栈指针%rsp保存着栈顶元素的地址

指令描述效果等价汇编指令
pushq S将四字压入栈R[%rsp] < R[%rsp]-8
M[R[%rsp]] < S		subq $8,%rsp
movq %rbq, (%rsp)
popq D将四字弹出栈D < M[R[%rsp]]
R[%rsp] < R[%rsp]+8		movq (%rsp), %rax
addq $8, %rsp

画图时是倒过来画的（原因：进程的虚拟地址空间设计中（地址从下往上递增），顶层是内核虚拟内存，往下是用户栈，该栈往下的区域是可扩展区域）

  • 栈的走向跟数据段或代码段不一样
  • 数据段和代码段：从内存低处向高处进行。例如代码从开始0x7c00，下条可能为0x7c02
  • 栈段：从内存高处向低处进行。push操作让sp减少，pop操作让sp增大

in/out

in dest目的(al/ax) source源(dx/imm8)	; 读入指令。若使用imm8只能访问0~255号端口，若使用dx则可以访问全部65536个端口
out dest目的(dx/imm8) source源(al/ax)	; 写入指令。参数相反！

实战：读取硬盘 - 原理

原理：LBA (Logical Block Addressing，逻辑块寻址)

LBA参数

  • LBA28：表示有2^28个扇区，每个扇区512字节，共128GB
  • LBA48：共256T，也是现在的接口
  • 为了方便学习，该demo使用LBA28接口，接口如下：除了0x1F016位，其余每个端口8位
    • 0x1F7，告诉硬盘你要读还是写
      • 0x20:读硬盘，0x30:写硬盘
      • index-3：DRQ，0:未就绪，1:已就绪
      • index-7：BSY，0:硬盘闲，1:硬盘忙
    • 0x1F6，从哪个逻辑扇区开始读 24~27，其中空余出的4位要标识硬盘号和读写模式
      • index-4选择硬盘号，0:主硬盘，1:从硬盘
      • index-6选择读写模式，0:CHS (Cylinders Heads Sectors，柱面磁头扇区)，1:LBA (Logical Block Addressing，逻辑块寻址)
    • 0x1F5，从哪个逻辑扇区开始读 16~23
    • 0x1F4，从哪个逻辑扇区开始读 8~15
    • 0x1F3，从哪个逻辑扇区开始读 0~7
    • 0x1F2，要读几个扇区
    • 0x1F1
    • 0x1F0，数据端口，16位

流程

  • 告诉硬盘要读几个扇区，将该数值写入到0x1f2端口
  • 告诉硬盘从哪个逻辑扇区开始读，LBA28模式下，要写入28位的逻辑扇区号，分成4份写入0x1f3~1f6这4个端口
  • 告诉硬盘你要读还是写，写到0x1f7端口。然后硬盘会检查0x1f7端口看是否已经就绪
  • 最后读取硬盘

实战：读取硬盘 - 代码

readhdd.asm

HDDPORT equ 0x1f0			; 硬盘端口号

NUL equ 0x00			; 空
SETCHAR equ 0x07		; 设置字符属性
VIDEOMEM equ 0xb800		; 显卡内存
STRINGLEN equ 0xffff	; 字符串长度（循环次数）

sectioon code align=16 vstart=0x7c00

mov si, [READSTART]			; 高位。扇区号28位，需要两个16位寄存器来装
mov cx, [READSTART+0x02]	; 低位
mov al, [SECTORNUM]			; 读取的扇区数
push ax

mov ax, [DESTMEN]
mov dx, [DESTMEN+0x02]
mov bx, 16
div bx

mov ds, ax
xor di, di
pop ax

call ReadHDD
xor si, si
call PrintString
jmp End

ReadHDD:
	push ax
	push bx
	push cx
	push dx
	
	mov dx, HDDPORT+2	; 即0x1f2
	out dx, al
	mov dx, HDDPORT+3
	mov ax, si
	out dx, al
	mov dx, HDDPORT+4
	mov al, ah
	out dx, al
	mov dx, HDDPORT+5
	mov ax, cx
	out dx, al
	mov dx, HDDPORT+6
	mov al, sh
	out dh, 0xe0
	or al, ah
	out dx, al
	mov dx, HDDPORT+7
	mov al, 0x20
	out dx, al
	
	.waits:				; 标志，等待
	in al, dx
	and al, 0x88
	cmp al, 0x08
	jnz .waits
	
	mov dx, HDDPORT
	mov cx, 256
	
	.readwrod:
	in ax, dx
	mov [ds:di], ax
	add di, 2
	or ah, 0x00
	jnz .readword
	
	.return:
	pop dx
	pop cx
	pop bx
	pop ax
ret

PrintString:		; 函数
	.setup:			; 标志位
	mov ax, VIDEOMEM; 显卡内存，要输出的位置
	mov es, ax		; 扩展段寄存器
	
	mov bh, SETCHAR	; 设置字符属性
	mov cx, STRINGLEN; 字符串长度（循环次数）
	
	.printchar:			; 循环体
        mov bl, [ds:si]	; 取第一个字符到bl寄存器，并移动指针
        inc si			; -
        mov [es:di], bl	; 写入到显存，并移动指针
        inc di			; -
        mov [es:di], bh	; -
        inc di			; -
        or bl, NUL		; 判断是否循环结束
        jz .return		; 若是则跳出循环
	loop .printchar
	
	.return:		; 标志位
ret					; 函数结束	
	
	
READSTART dd 10
SECTORNUM db 1
DESTMEN dd 0x10000
	
End: jmp End
times 510-($-$$) db 0
	db 0x55, 0xaa

验证

将下面这段汇编代码编译成bin文件并使用fixVhdw将其写入到第10扇区（fixVhdw后面有个参数是 “起始LBA扇区号”）

Data db 'Hi, I come from hard disk drive!'
	db 0x00

最后运行输出

Hi, I come from hard disk drive!

实战：读取显卡（独显）