시스템 프로그래밍 노트 3 - 어셈블리의 기본

이 강의에서는 64비트 아키텍쳐만 커버한다.

1. 기본 용어

• 아키텍쳐 : 어셈블리/기계어를 읽거나 쓸 때 필요한 프로세서 디자인의 일부
• 마이크로 아키텍쳐 : 하드웨어의 운영에 대한 기술
• 기계 코드 : 프로세서가 실행하는 프로그램 그 자체
• 어셈블리 코드 : 기계어의 글자 표현text representation

2. C 코드의 변환 과정

C 프로그램은 컴파일러에 의해 어셈블리 프로그램으로 변환되고, 어셈블리 프로그램은 어셈블러에 의해 binary Object 프로그램으로 변환된다. 마지막으로 Linker를 통해 정적 라이브러리를 사용할 수 있게 만들어 실행 가능한 프로그램executable program이 된다(printf과 같은 라이브러리 함수나 다른 파일의 referencing).

즉, C 코드를 어셈블리 코드로 변환하려면 c 컴파일러만 실행해야 하고, 이는 gcc가 지원한다.

gcc -Og -S sum.c

3. x86-64 정수 레지스터

기본적으로 각 정수 레지스터에는 8바이트의 공간이 할당된다.

• %rax, %rcx, %rdx, %rbx, %rsi, %rdi, %rsp, %rbp
  • r 대신에 e를 사용하면 하위 4바이트에 접근 가능하다.
  • prefix를 사용하지 않으면 하위 2바이트에 접근 가능하다.
  • a/b/c/dx의 경우 %ax = %ah : %al 식의 접근이 가능하다. (각 1바이트)
• rsi, rdi, rsp, rbp의 경우 sil, dil, spl, bpl식의 하위 1바이트 접근이 가능하다.
• %r8, %r9, %r10, %r11, %r12, %r13, %r14, %r15
  • 뒤에 d를 붙이면 하위 4바이트에 접근 가능하다.
  • 뒤에 b를 붙이면 하위 1바이트에 접근 가능하다.

4. Operand Types

• Immediate : 상수 정수. $0x400, $-533 이런 식으로 접근한다.
• Register : 위에서 기술한 16개의 정수 레지스터들
• Memory : 레지스터에 의해 주어진 주소가 메모리의 8개의 연속적인 바이트에 대응된다. (%rax)과 같이 접근한다.

5. Memory Addressing Modes

D(Rb,Ri, S) = Mem[Reg[RB] + S*Reg[Ri] + D]

• D: Constant displacement
• Rb: Base Register
• Ri: index Register
• S: Scale

6. 기초 Instructions

6.1. movq

movq Source, Dest;를 통해 데이터를 이동시킨다.

• 메모리를 메모리로 옮기거나 어떤 값을 상수로 옮기는 것을 제외한 모든 경우가 가능하다.

6.2. leaq

leaq Src, Dst는 메모리 reference 없이 Src 자체를 Dst의 값에 넣는다.

6.3. Arithematic Operations