Compare commits
10 Commits
e219503f22
...
labs/03
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
| 8fc6112f58 | |||
| 23b82657d4 | |||
| 78a4638401 | |||
| e1aeb3f2df | |||
| ed21dfe07a | |||
| 6c1198df73 | |||
| 58897fedb7 | |||
| 51e220410a | |||
| 49d3c02d7d | |||
| daec968bcb |
@ -2,145 +2,3 @@
|
|||||||
|
|
||||||
## Введение в низкоуровневое программирование. Встроенный отладчик. Встроенный Ассемблер
|
## Введение в низкоуровневое программирование. Встроенный отладчик. Встроенный Ассемблер
|
||||||
|
|
||||||
## Переписываем шаблон
|
|
||||||
|
|
||||||
Поскольку весь шаблонный текст написан под MS-DOS, мы очевидным образом не можем его использовать для решения задачи под linux.
|
|
||||||
|
|
||||||
Замены требуют следующие функции:
|
|
||||||
|
|
||||||
- getch
|
|
||||||
- delay
|
|
||||||
- inp
|
|
||||||
- bioskey
|
|
||||||
|
|
||||||
### getch
|
|
||||||
|
|
||||||
Наиболее простая замена будет для `getch()`, поскольку единственное ее назначение - ожидать нажатия клавиши. В этом контексте у линукса есть полноценная замена в виде `system("pause")`
|
|
||||||
|
|
||||||
### delay
|
|
||||||
|
|
||||||
Здесь уже несколько посложнее, потому что DOS'овский `delay` использует задержку в миллисекундах, а линуксовый `sleep` - в секундах. Поэтому используем функцию `usleep`. Она принимает время задержки в микросекундах, поэтому для получения миллисекунда нужно просто умножить на 1000. То есть код:
|
|
||||||
|
|
||||||
```C
|
|
||||||
void delay(unsigned ms)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
usleep(ms * 1000);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
```
|
|
||||||
|
|
||||||
### bioskey
|
|
||||||
|
|
||||||
Из всех пока что самая сложная замена. Если вызвать `bioskey(1)`, то она вытаст 1 если какая либо клавиша была нажата и 0 если не была. при этом проверка происходит в моменте и не блокирует выполнение программы.
|
|
||||||
|
|
||||||
Для иммитации этого на линуксе нам потребуется неканонический режим ввода в терминал, а также сделать так, чтобы все печатаемое не выводилось в курсор. Этого можно добиться 2 способами:
|
|
||||||
|
|
||||||
1. Покурить гигагалактический томик по ассемблеру и узнать про системный вызов ioctl, после чего руками разметить область оперативной памяти, провести все системные вызовы, потом при помощи poll проверять наличие символов в буфере, обрабатывать ошибки и интегрировать функции через прототипы в наш код на C
|
|
||||||
2. Сдаться и выбрать путь языка C
|
|
||||||
|
|
||||||
Я уже сказал, что я из слабых, поэтому писать кусок на ассемблере как-то не горю желанием (хотя может когда-нибудь в будущем по просьбам напишу)
|
|
||||||
|
|
||||||
#### Зависимости
|
|
||||||
|
|
||||||
Язык программирования C имеет определенный уровень абстракции от конкретных системных вызовов и предоставляет нам несколько вещей:
|
|
||||||
|
|
||||||
- `<termios.h>` - структура данных, хранящая информацию о текущем состоянии терминала, а также удобные методы `tcgetattr` и `tcsetattr`
|
|
||||||
- `<unistd.h>` - Библиотека, используемая для унификации дескрипторов, битов и прочих унификаций
|
|
||||||
- `<stdlib.h>` - много чего, но нам для безопасности потребуется `atexit`, чтобы если что-то пошло не так, у нас не наебнулся терминал
|
|
||||||
|
|
||||||
Опционально берется `<stdio.h>` для целей адекватного вывода ошибок. Не обязательно, но предпочтительно
|
|
||||||
|
|
||||||
#### Реализация
|
|
||||||
|
|
||||||
Для начала нам необходимо сохранить свой текущий терминал, чтобы без проблем его восстановить в будущем, для этого заводим в памяти переменную (придется сделать ее глобальной, потому что на инкапсуляцию и защиту нет времени, нервов и желания)
|
|
||||||
|
|
||||||
```C
|
|
||||||
struct termios saved_attributes;
|
|
||||||
```
|
|
||||||
|
|
||||||
Далее сразу напишем функцию для восстановления
|
|
||||||
|
|
||||||
```C
|
|
||||||
void reset_input_mode()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
tcsetattr (STDIN_FILENO, TCSANOW, &saved_attributes);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
```
|
|
||||||
|
|
||||||
Здесь `STDIN_FILENO` - это дескриптор потока стандартного ввода (ввод с консоли по простяге). Вообще это число, но в `<unistd.h>` он вынесен в макрос для хоть какой-то унификации, `TCSANOW` - тоже число. В контексте функции `tcsetattr` оно заставляет изменениям в формате терминала вступить в силу немедленно, вне зависимости от того, есть ли еще в буфере текст на вывод. Другими вариантами могут стать:
|
|
||||||
|
|
||||||
- `TCSANOW` - применить изменения сразу при сигнале и продолжать предыдущий вывод с того же места, где он кончился
|
|
||||||
- `TCSADRAIN` - заставит сначала очистить текущий буфер вывода до дна, а только потом сменит режим. То есть сначала все, что было на момент запроса в буфере, будет выведено, а только потом сменится режим терминала
|
|
||||||
- `TCSAFLUSH` - то же, что и `TCSADRAIN`, только еще и сносит весь буффер ввода
|
|
||||||
|
|
||||||
```C
|
|
||||||
void set_input_mode()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
struct termios tattr;
|
|
||||||
char *name;
|
|
||||||
|
|
||||||
// Убеждаемся, что STDIN - это терминал
|
|
||||||
if (!isatty (STDIN_FILENO))
|
|
||||||
{
|
|
||||||
fprintf (stderr, "Not a terminal.\n");
|
|
||||||
exit (EXIT_FAILURE);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
// Сохраняем параметры текущего терминала
|
|
||||||
//для последующего восстановления
|
|
||||||
tcgetattr (STDIN_FILENO, &saved_attributes);
|
|
||||||
atexit (reset_input_mode);
|
|
||||||
|
|
||||||
// Устанавливаем все режимы, которые
|
|
||||||
// нас в общем-то интересуют
|
|
||||||
tcgetattr (STDIN_FILENO, &tattr);
|
|
||||||
tattr.c_lflag &= ~(ICANON|ECHO); /* Clear ICANON and ECHO. */
|
|
||||||
tattr.c_cc[VMIN] = 0;
|
|
||||||
tattr.c_cc[VTIME] = 0;
|
|
||||||
tcsetattr (STDIN_FILENO, TCSAFLUSH, &tattr);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
```
|
|
||||||
|
|
||||||
**Разберем некоторые строки подробнее**
|
|
||||||
|
|
||||||
`isatty(STDIN_FILENO)` - в целом `isatty` просто проверяет, является ли дескриптор файла консолью в общем смысле этого слова. Вообще в линуксе `tty` означает teletype - консоли, которые могут использоваться для выполнения команд, восстановления системы и прочего. В некоторых дистрибутивах между ними можно даже переключаться, но так как я на wsl, мне эта роскошь не доступна
|
|
||||||
|
|
||||||
`fprintf` - функция, позволяющая делать "форматированный вывод" в поток дескриптора. То есть это как `prinf`, только еще и дескрипторы принимает
|
|
||||||
|
|
||||||
`EXIT_FAILURE` и `EXIT_SUCCESS` - обозначают 1 и 0 соответственно. Используются чтобы избежать неявной договоренности между пользователями линукс, что при возвращении нуля из функции - это успех, а другого - ошибка
|
|
||||||
|
|
||||||
Очевидным образом если `tcsetattr` устанавливал параметры терминала, то `tcgetattr` должен их получать. В качестве второго параметра принимает указатель на структуру данных, где должен их сохранить. В нашем случае ей выступает упоминавшаяся выше глобальная переменная
|
|
||||||
|
|
||||||
После получения параметров мы начинаем c ними играться в флагах. В данном случае я вырубаю `ICANON` тем самым говоря, что вводить `enter` при вводе команд не обязательно, а также рублю флаг `ECHO`, из-за чего набираемые с клавиатуры символы не отображаются
|
|
||||||
|
|
||||||
`VMIN` говорит о том, что одного символа в буфере достаточно, чтобы считать, что пользователь ввел все, что хотел. Есть еще параметр `VTIME`, который говорит, что если буфер не меняется какое-то время, то пользователь закончил
|
|
||||||
|
|
||||||
Остальное нам вроде бы знакомо =)
|
|
||||||
|
|
||||||
<!---Тут следует следить за обновлениями кода в substitutions.py, а то неактуальный код - большая беда-->
|
|
||||||
|
|
||||||
## Исправление ассемблерных вставок
|
|
||||||
|
|
||||||
Должен сказать, что я не большой поклонник "inline assembly". На мой субъективный взгляд намного лучше, читаемее и стабильнее добавлять ассемблер на этапе линковки. Это дает несколько приятных бонусов:
|
|
||||||
|
|
||||||
1. Код можно поддерживать на любимом ассемблере
|
|
||||||
2. Код ассемблера можно компилить отдельно
|
|
||||||
3. Код программы на C становится ощутимо чище (*лично на мой взгляд ассемблерные вставки плохо смотрятся в коде*), а также все макросы ассемблера не касаются кода на C
|
|
||||||
4. Меньше потенциальных ошибок из-за того, что вы что-то не так поняли и откомпилировалось все неправильно
|
|
||||||
|
|
||||||
Помимо прочего очень важный момент: я использую gcc для компиляции, а в отличие от clang, он довольно ленивый и наши строки для ассемблера в нетронутом виде отправятся прямо в текст программы, которая затем будет скормлена ассемблеру. Отсюда следует несколько нюансов:
|
|
||||||
|
|
||||||
- Стандартный ассемблер, используемый `gcc` - `as` и по умолчанию он использует синтаксис AT&T. Однако я не очень люблю этот синтаксис, предпочитаю работать с синтаксисом intel. Выхода тут 2:
|
|
||||||
- Дать компилятору флаг -masm=intel, после чего уже собственный ассемблер переключится на intel синтаксис
|
|
||||||
- В начале каждой ассемблерной вставки ставить ".intel_syntax noprefix", а после вставки но перед параметрами ставить ".att_syntax prefix". Это может периодически плохо работать
|
|
||||||
- При написании ассемблера необходимо соблюдать все переносы строк и при этом указывать это явно (поэтому в конце строк у меня и появляются `\n\t` - это поддержание табуляции и переноса строки
|
|
||||||
- Компилятору надо понимать, что будет происходить с переменными и регистрами во время ассемблерной вставки, поэтому и это тоже придется указать отдельно
|
|
||||||
|
|
||||||
Собственно видно, что есть ньансы, которые и заставляют меня сделать выбор в пользу обычного ассемблера и линковки, но раз лаба хочет, чтобы использовался именно inline, то будем использовать inline
|
|
||||||
|
|
||||||
UPD 12.09.24 22:00: в самый последний момент преподаватель решил в своей методички пингануть адрес в памяти, который в ms-dos отведен для хранени данных BIOS, а конкретнее ту часть, которая отведена под системные часы насколько я понимаю. В случае DOS это вполне себе реальная память, которая вполне себе реально существует более того, в досе процессор находится в режиме реальных адресов. Linux в свою очередь относится к приколам с обращением к произвольному участку памяти как к уязвимостям, поэтому не дает просто почитать или пописать в непромапаную память. Но это пол беды на самом-то деле, ведь вся память у любой программы виртуальная и уже на уровне операционной системы и процессора перегонятся в виртуальную, поэтому даже если я воспользуюсь `mmap` и промапаю соответствующий адрес в памяти, в нем будет просто лежать мусор и не более. Поэтому последнюю часть работы, где достается время из памяти BIOS я пропускаю за невозможностью ее выполнить на машине на базе Linux
|
|
||||||
|
|
||||||
## Замеры времени ассемблерной команды
|
|
||||||
|
|
||||||
Мне лабораторную работу зачли и без этой части, но если кто-то будет сдавать ему лабу так же как и я, такое возможно не проканает, поэтому для решения задачи замера приложен файлик time.asm (по крайней мере должен быть, если я не забыл). В нем в комментариях я постарался пояснить все этапы замера времени. Но для базового понимания придется сделать некоторые пояснения относительно организационных решений. В методичке преподаватели предпочли обратиться к чтению из промапаной области памяти BIOS, так называемой BIOS data area. Неплохой вариант, если есть прямой доступ к памяти устройства, поскольку BIOS хранит в памяти довольно много полезных данных. Однако из пользовательских программ простучать эту память не получается, потому что linux будет выдавать ошибку даже если такие программы запускать под рутом.
|
|
||||||
|
|
||||||
Однако как же тогда получать время и делать другие манипуляции? Довольно просто на самом деле - системными вызовами. Системный вызов - это программное прерывание, которое просит операционную систему в режиме ядра выполнить какую-то работу: получить время, установить время, поменять разрешения на порты, сменить режимы терминала и очень многое другое вплоть до создания X-server'а. Найти системные вызовы можно прогуглив `linux syscalls table`. От себя порекомендую этот [сайт](https://syscalls.mebeim.net/?table=x86/64/x64/latest). Они вытаскивают системные вызовы из каждой версии ядра. Также возможный, пусть и требующий значительно больше знаний вариант - посмотреть стандартную библиотеку вашего компилятора C. Дело в том, что сам язык C довольно мал и весь его огромный функционал завязан на не таком уж и большом количестве зарезервированных слов и конструкций. В целом сопоставление между C и ассемблером, если компилировать без оптимизаций компилятора (`-O0`), выходит довольно однозначное. И эта же особенность заставляет постоянно переписывать те библиотеки в C, которые зависят от системы или архитектуры. **Не мудрено, что и системные вызовы тоже хранятся где-то в заголовках**. Однако я тут ничего не подскажу, так как так и не понял, где эти номера нормально записаны. Если вы знаете - пишите.
|
|
||||||
|
|||||||
@ -1,135 +0,0 @@
|
|||||||
#include <stdio.h>
|
|
||||||
#include <sys/io.h>
|
|
||||||
#include <stdlib.h>
|
|
||||||
#include <unistd.h>
|
|
||||||
|
|
||||||
#include "substitutions.h"
|
|
||||||
|
|
||||||
#define PortCan0 0x40
|
|
||||||
|
|
||||||
void beep(unsigned iTone, unsigned iDlit);
|
|
||||||
|
|
||||||
void delay(unsigned int ms)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
usleep(ms * 1000);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
int main(void) {
|
|
||||||
|
|
||||||
long int lCnt = 0;
|
|
||||||
int iA = 0x1234;
|
|
||||||
|
|
||||||
char *pT = (char *)0x46C;
|
|
||||||
printf("\nПечатаем 10 раз значение байта с известным адресом\n");
|
|
||||||
for (int i = 0; i < 10; i++)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
printf(" \n %d ", *pT);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
printf("\n Для продолжения нажмите любую клавишу \n");
|
|
||||||
system("pause"); // Ждем нажатия клавиши
|
|
||||||
|
|
||||||
printf("\n Читаем содержимое порта с адресом 40 с помощью функции Си \n");
|
|
||||||
printf("\n Для выхода из цикла - нажмите любую клавишу \n");
|
|
||||||
|
|
||||||
// Линуксу не сильно нравится, что ты насилуешь порты ввода и вывода процессора, поэтому нужно выдать ему на это дело разрешение
|
|
||||||
|
|
||||||
ioperm(PortCan0, 1, 3); // Что означает тройка напишу позже
|
|
||||||
set_input_mode();
|
|
||||||
while (isKeyPressed() == 0) {
|
|
||||||
printf("\n Порт40 = %d", inb(PortCan0));
|
|
||||||
delay(500);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
reset_input_mode();
|
|
||||||
|
|
||||||
system("pause");
|
|
||||||
printf("\n Читаем содержимое порта с адресом 40 ассемблером \n");
|
|
||||||
|
|
||||||
set_input_mode();
|
|
||||||
while (isKeyPressed() == 0) {
|
|
||||||
// asm {
|
|
||||||
// push ax
|
|
||||||
// in al,0x40
|
|
||||||
// }
|
|
||||||
|
|
||||||
unsigned char Tmm = 0;
|
|
||||||
asm (
|
|
||||||
"push rax\n\t"
|
|
||||||
"in al, 0x40"
|
|
||||||
"mov %0, al"
|
|
||||||
"pop rax"
|
|
||||||
:"=r"(Tmm)
|
|
||||||
:
|
|
||||||
:"rax"
|
|
||||||
);
|
|
||||||
delay(500);
|
|
||||||
printf("\n Порт40 = %d", Tmm);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
reset_input_mode();
|
|
||||||
system("pause");
|
|
||||||
printf("\n Для продолжения - нажмите любую клавишу \n");
|
|
||||||
system("pause");
|
|
||||||
|
|
||||||
long *pTime = (long *)0x46C;
|
|
||||||
set_input_mode();
|
|
||||||
while (isKeyPressed() == 0) {
|
|
||||||
printf("\n %ld", *pTime);
|
|
||||||
delay(1000);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
reset_input_mode();
|
|
||||||
system("pause");
|
|
||||||
|
|
||||||
// Данная секция закомментирована, поскльку линукс не дает обратиться к
|
|
||||||
// не промапанной и не аллоцированной памяти. Но даже если ее аллоцировать
|
|
||||||
// mmem'ом, все равно эта память будет виртуальная, поэтому смысла делать
|
|
||||||
// это не имеет. Вариант просмотра содержимого условной ячейки памяти на nasm
|
|
||||||
// приведен в файле time.asm. Объяснить тот код, который я вижу
|
|
||||||
// на базовом уровне я в состоянии
|
|
||||||
|
|
||||||
// int Time;
|
|
||||||
// set_input_mode();
|
|
||||||
// while (isKeyPressed() == 0) {
|
|
||||||
// Здесь происходит операция получения времени суток при
|
|
||||||
// помощи обращения к специально размеченой области памяти
|
|
||||||
// Однако можно ли такой фокус сделать в linux это еще надо узнать
|
|
||||||
// asm push ds
|
|
||||||
// asm push si
|
|
||||||
// asm mov ax, 40h
|
|
||||||
// asm mov ds, ax
|
|
||||||
// asm mov si, 0x6C
|
|
||||||
// asm mov ax, [ds : si]
|
|
||||||
// asm mov Time, ax
|
|
||||||
// asm pop si
|
|
||||||
// asm pop ds
|
|
||||||
// asm(
|
|
||||||
// "mov "
|
|
||||||
// );
|
|
||||||
//
|
|
||||||
// printf("\n %d", Time);
|
|
||||||
// delay(300);
|
|
||||||
// }
|
|
||||||
// reset_input_mode();
|
|
||||||
//
|
|
||||||
// beep(400, 200);
|
|
||||||
// for (lCnt = 0; lCnt < 1000000; lCnt++) {
|
|
||||||
// a1:
|
|
||||||
// asm {
|
|
||||||
// mov ax,iA
|
|
||||||
// mov ax,iA
|
|
||||||
// mov ax,iA
|
|
||||||
// mov ax,iA
|
|
||||||
// mov ax,iA
|
|
||||||
// mov ax,iA
|
|
||||||
// mov ax,iA
|
|
||||||
// mov ax,iA
|
|
||||||
// mov ax,iA
|
|
||||||
// a2:
|
|
||||||
// mov ax,iA
|
|
||||||
// }
|
|
||||||
// }
|
|
||||||
// beep(400, 200);
|
|
||||||
|
|
||||||
// здесь секция для выполнения замеров времени. Поскольку доступ к звуку
|
|
||||||
// Я иметь не могу, если не буду использовать pulseaudio, замерим старыми дедовскими методами
|
|
||||||
// При помощи clock_gettime
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
@ -1,63 +0,0 @@
|
|||||||
#include "substitutions.h"
|
|
||||||
#include <unistd.h>
|
|
||||||
#include <stdio.h>
|
|
||||||
#include <stdlib.h>
|
|
||||||
#include <termios.h>
|
|
||||||
#include <time.h>
|
|
||||||
|
|
||||||
/* Use this variable to remember original terminal attributes. */
|
|
||||||
|
|
||||||
struct termios saved_attributes;
|
|
||||||
|
|
||||||
void reset_input_mode()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
tcsetattr (STDIN_FILENO, TCSANOW, &saved_attributes);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void set_input_mode()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
struct termios tattr;
|
|
||||||
char *name;
|
|
||||||
|
|
||||||
/* Make sure stdin is a terminal. */
|
|
||||||
if (!isatty (STDIN_FILENO))
|
|
||||||
{
|
|
||||||
fprintf (stderr, "Not a terminal.\n");
|
|
||||||
exit (EXIT_FAILURE);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
/* Save the terminal attributes so we can restore them later. */
|
|
||||||
tcgetattr (STDIN_FILENO, &saved_attributes);
|
|
||||||
atexit (reset_input_mode);
|
|
||||||
|
|
||||||
/* Set the funny terminal modes. */
|
|
||||||
tcgetattr (STDIN_FILENO, &tattr);
|
|
||||||
tattr.c_lflag &= ~(ICANON|ECHO); /* Clear ICANON and ECHO. */
|
|
||||||
tattr.c_cc[VMIN] = 0;
|
|
||||||
tattr.c_cc[VTIME] = 0;
|
|
||||||
tcsetattr (STDIN_FILENO, TCSAFLUSH, &tattr);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void delay(unsigned int ms)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
usleep(ms * 1000);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
char isKeyPressed()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
char key_handler = 0;
|
|
||||||
read(STDIN_FILENO, &key_handler, 1);
|
|
||||||
if (key_handler > 0)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
return 1;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
return 0;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
int main()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
set_input_mode();
|
|
||||||
while (isKeyPressed() == 0) {printf("hell\n");}
|
|
||||||
printf("ok\n");
|
|
||||||
reset_input_mode();
|
|
||||||
}
|
|
||||||
@ -1,9 +0,0 @@
|
|||||||
#ifndef SUBSTITUTIONS_H
|
|
||||||
#define SUBSTITUTIONS_H
|
|
||||||
|
|
||||||
void reset_input_mode();
|
|
||||||
void set_input_mode();
|
|
||||||
void delay(unsigned int ms);
|
|
||||||
char isKeyPressed();
|
|
||||||
|
|
||||||
#endif
|
|
||||||
@ -1,97 +0,0 @@
|
|||||||
; Эта директива делает функцию видимой.
|
|
||||||
; По умолчанию в ассемблере используется _start,
|
|
||||||
; но поскольку для вывода на экран я пользуюсь
|
|
||||||
; С'шной функцией prinf, для корректного подключения библиотек на этапе линковки
|
|
||||||
global main
|
|
||||||
|
|
||||||
; Объявляю, что буду ссылаться на метку printf, которой нет внутри кода программы
|
|
||||||
; extern вообще обзначает, что метка объявлена где-то еще
|
|
||||||
extern printf
|
|
||||||
|
|
||||||
; тут объявлен макрос CLOCK_REALTIME, который на этапе ассемблирования заменится на число 0
|
|
||||||
; Использован он тут, так как является clock_id, о котором будет сказано позже. И я не уверен
|
|
||||||
; что на всех системах это число будет одинаково. Свое я посмотрел в файлах компилятора.
|
|
||||||
%define CLOCK_REALTIME 0
|
|
||||||
|
|
||||||
; так в ассемблере задаются структуры. Существуют они лишь на уровне препроцессора
|
|
||||||
; да и применение их весьма специфично. Но подробнее лучше погуглите
|
|
||||||
; struct timespec { time_t tv_sec; long tv_nsec; } - это шаблон из C
|
|
||||||
struc timespec
|
|
||||||
.tv_sec: resq 1
|
|
||||||
.tv_nsec: resq 1
|
|
||||||
endstruc
|
|
||||||
|
|
||||||
section .note.GNU-stack ; чтобы не жаловался линкер
|
|
||||||
|
|
||||||
; Секция с данными, ее особенность в том, что нужно указать лишь сколько нужно зарезервировать
|
|
||||||
section .bss
|
|
||||||
; вообще можно было бы использовать istruc и создать эти 2 структуры в .data, но я решил,
|
|
||||||
; что не хочу тратить время на инициализацию того, что и так будет перезаписано
|
|
||||||
; обе эти инструкции просто нужны чтобы застолбить по 16 памяти на каждый замер времени
|
|
||||||
; потому что time_t и long имеют размер 8 байт, а поля 2
|
|
||||||
start:
|
|
||||||
resq 2
|
|
||||||
|
|
||||||
finish:
|
|
||||||
resq 2
|
|
||||||
|
|
||||||
; Секция с данными, которые заранее заполняются чем-то
|
|
||||||
section .data
|
|
||||||
|
|
||||||
fstring db "Operations took %ul seconds and %ul nanoseconds", 10, 0 ; строки стиля C должны оканчиваться нулем
|
|
||||||
flen equ $-fstring ; длина строки. $ - это текущий адрес. Подробнее не буду рассказывать - мне лень
|
|
||||||
|
|
||||||
section .text
|
|
||||||
|
|
||||||
main: ; лично в моей системе time_t представляет из себя long int
|
|
||||||
mov rax, 228 ; Системный вызов получения времени
|
|
||||||
mov rdi, CLOCK_REALTIME
|
|
||||||
mov rsi, start
|
|
||||||
syscall
|
|
||||||
|
|
||||||
; здесь место для кода под замер времени
|
|
||||||
mov rcx, 20000 ; сколько раз нужно прогнать цикл
|
|
||||||
|
|
||||||
; цикл
|
|
||||||
looper:
|
|
||||||
mov rax, start
|
|
||||||
loop looper ; про это чуть позже узнаете
|
|
||||||
|
|
||||||
; замеряем время второй раз
|
|
||||||
mov rax, 228
|
|
||||||
mov rdi, CLOCK_REALTIME
|
|
||||||
mov rsi, finish
|
|
||||||
syscall
|
|
||||||
|
|
||||||
; считаем время для секунда и миллисекунд
|
|
||||||
; секунды
|
|
||||||
mov rsi, [finish + timespec.tv_sec]
|
|
||||||
sub rsi, [start + timespec.tv_sec]
|
|
||||||
|
|
||||||
; наносекунды
|
|
||||||
mov rdx, [finish + timespec.tv_nsec]
|
|
||||||
sub rdx, [start + timespec.tv_nsec]
|
|
||||||
|
|
||||||
; вызываем функцию printf. Согласно соглашению о вызовах fastcall
|
|
||||||
; при вызове функций для передачи аргументов используются регистры по порядку следования аргументов
|
|
||||||
; rdi, rsi, rdx, rcx, r8, r9, а остальные пушатся в ассемблер.
|
|
||||||
; Свои заморочки там с числами с плавающей точкой, но об этом не сейчас
|
|
||||||
mov rdi, fstring
|
|
||||||
mov rax, 0
|
|
||||||
; Вот тут все во имя выравнивания стека. Об этом я сейчас рассказывать не буду, только если попросят в readme чиркану
|
|
||||||
sub rsp, 8
|
|
||||||
; собственно вызов функции. На самом деле это обычный jmp, который предварительно пушит в стек адрес возврата.
|
|
||||||
; в будущем будьте аккуратнее с этими приколами, потому что при встрече ключевого слова ret ассемблер всегда.
|
|
||||||
; подчеркиваю ВСЕГДА прочитает 8 байт со стека и передаст туда управление. И как бы что там будет - одному богу ведомо
|
|
||||||
; Так что в ваших же интересах следить за тем, чтобы в стеке лежали правильные байты
|
|
||||||
call printf
|
|
||||||
; поскольку выравнивание больше не нужно, возвращаем стек в исходное состояние
|
|
||||||
add rsp, 8
|
|
||||||
|
|
||||||
exit:
|
|
||||||
; Тут происходит системный вызов выхода из приложения. Если его не увидит
|
|
||||||
; linux, то он решит, что программа завершилась аварийно
|
|
||||||
mov rax, 60
|
|
||||||
mov rdi, 0 ; код ошибки. если вернется 0 - считается, что ошибок не произошло
|
|
||||||
syscall
|
|
||||||
|
|
||||||
13
03-asm-bios/Makefile
Normal file
13
03-asm-bios/Makefile
Normal file
@ -0,0 +1,13 @@
|
|||||||
|
ASM = nasm
|
||||||
|
ASM_FLAGS = -felf64 -g
|
||||||
|
LINK = ld
|
||||||
|
|
||||||
|
%: %.o
|
||||||
|
$(LINK) -o $@ $^
|
||||||
|
|
||||||
|
%.o: %.asm
|
||||||
|
$(ASM) $(ASM_FLAGS) $^ -o $@
|
||||||
|
|
||||||
|
clean:
|
||||||
|
rm -f *.o
|
||||||
|
rm -f $(subst .asm, $(empty), $(wildcard *.asm))
|
||||||
@ -2,3 +2,13 @@
|
|||||||
|
|
||||||
## Ассемблер и функции BIOS
|
## Ассемблер и функции BIOS
|
||||||
|
|
||||||
|
В этой работе намного проще посмотреть непосредственно решения и почитать комментарии к коду, чем читать теоретическое приложение к работе. Если вам все же что-то не понятно - кидайте в issues
|
||||||
|
|
||||||
|
Впрочем зная, что основная масса народу не будет делать эту лабу так, как сделал ее я, сюда вряд ли кто-то заглянет)
|
||||||
|
|
||||||
|
### Касаемо Makefile
|
||||||
|
|
||||||
|
Для того чтобы не писать много команд для однотипной и монотонной сборки проекта, был написан простой Makefile. Однако работает он следующим образом: он принимает название цели сборки и ищет файл с именем цели и расширением .asm. Если не находит - не собирает цель.
|
||||||
|
|
||||||
|
Важно заметить, что он не умеет линковать другие файлы в ассемблер, потому что написан был не для этого. Он просто берет голый файл на NASM (обязательно) и выдает 64-битный ELF из этого единственного файла. Если вам необходимо что-то прилинковать к ассемблеру, то увы, придется собирать проект вручную или менять этот makefile
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
81
03-asm-bios/task2.asm
Normal file
81
03-asm-bios/task2.asm
Normal file
@ -0,0 +1,81 @@
|
|||||||
|
global _start
|
||||||
|
|
||||||
|
%define STDIN 0
|
||||||
|
%define STDOUT 1
|
||||||
|
%define STDERR 2
|
||||||
|
|
||||||
|
section .data
|
||||||
|
src db 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0
|
||||||
|
src_size equ $-src
|
||||||
|
|
||||||
|
; резервируем 1 килобайт для буффера ввода и вывода
|
||||||
|
; также в отдельной переменной сохраняем размер этого буфера
|
||||||
|
print_buf: times 1024 db 0
|
||||||
|
buf_size equ $-print_buf
|
||||||
|
|
||||||
|
section .text
|
||||||
|
|
||||||
|
%macro DIGIT_TO_ASCII 1 ; макрос, принимающий один регистр
|
||||||
|
add %1, '0'
|
||||||
|
%endmacro
|
||||||
|
|
||||||
|
%macro PUSH_M 1-* ; push many; пушит в порядке следования
|
||||||
|
%rep %0
|
||||||
|
push %1
|
||||||
|
%rotate 1
|
||||||
|
%endrep
|
||||||
|
%endmacro
|
||||||
|
|
||||||
|
%macro POP_M 1-* ; pop many. читает в порядке следования
|
||||||
|
%rep %0
|
||||||
|
pop %1
|
||||||
|
%rotate 1
|
||||||
|
%endrep
|
||||||
|
%endmacro
|
||||||
|
|
||||||
|
%macro RPOP_M 1-* ; pop many. читает в обратном порядке
|
||||||
|
%rotate -1
|
||||||
|
%rep %0
|
||||||
|
pop %1
|
||||||
|
%rotate -1
|
||||||
|
%endrep
|
||||||
|
%endmacro
|
||||||
|
|
||||||
|
; Передачу аргументов будем делать при помощи ABI - стандартная практика для linux
|
||||||
|
; Аргументы передаются в следующем порядке: rdi, rsi, rdx, rcx, r8, r9. Все, что не влезло, пушится в стек
|
||||||
|
; У передачи через стек тоже есть особенности, но их мы пока касаться не будем
|
||||||
|
|
||||||
|
print_from_buf: ; word -> void
|
||||||
|
|
||||||
|
PUSH_M rax, rsi, rdx, rdi ; сохраним регистры, которые точно попортим
|
||||||
|
mov rdx, rdi ; сколько выводить, в rdi содержится единственный аргумент
|
||||||
|
mov rsi, print_buf ; откуда выводить. Адрес буфера
|
||||||
|
mov rdi, STDOUT; куда выводить. Дескриптор файла. В нашем случае стандартного вывода
|
||||||
|
mov rax, 1
|
||||||
|
syscall
|
||||||
|
|
||||||
|
RPOP_M rax, rsi, rdx, rdi ; вернем значения регистров
|
||||||
|
ret
|
||||||
|
|
||||||
|
_start:
|
||||||
|
mov rcx, src_size
|
||||||
|
mov rsi, src
|
||||||
|
mov rdi, print_buf
|
||||||
|
|
||||||
|
xor rax, rax ; обнуляем регистр
|
||||||
|
.transfer: ; в цикле передаем данные, попутно конвертируя их в ascii
|
||||||
|
lodsb
|
||||||
|
DIGIT_TO_ASCII rax
|
||||||
|
stosb
|
||||||
|
loop .transfer
|
||||||
|
|
||||||
|
mov [rdi + 1], BYTE `\n` ; Чтобы система не ругалась на отсутствие переноса
|
||||||
|
|
||||||
|
mov rdi, src_size
|
||||||
|
call print_from_buf
|
||||||
|
|
||||||
|
exit:
|
||||||
|
mov rax, 60
|
||||||
|
mov rdi, 0
|
||||||
|
syscall
|
||||||
|
|
||||||
219
03-asm-bios/task4.asm
Normal file
219
03-asm-bios/task4.asm
Normal file
@ -0,0 +1,219 @@
|
|||||||
|
global _start
|
||||||
|
|
||||||
|
%define STDIN 0
|
||||||
|
%define STDOUT 1
|
||||||
|
%define STDERR 2
|
||||||
|
|
||||||
|
section .data
|
||||||
|
|
||||||
|
; резервируем 1 килобайт для буффера ввода и вывода
|
||||||
|
; также в отдельной переменной сохраняем размер этого буфера
|
||||||
|
print_buf: times 1024 db 0
|
||||||
|
buf_size equ $-print_buf
|
||||||
|
|
||||||
|
input_buf: times 1024 db 0 ; буфер, в который будут читаться символы со стандартного ввода
|
||||||
|
input_size equ $-input_buf
|
||||||
|
|
||||||
|
array: times 512 dq 0 ; молимся, чтобы никому не пришло в голову писать так много
|
||||||
|
arr_size equ $-array
|
||||||
|
|
||||||
|
; Для poll
|
||||||
|
%define POLLIN 0x001 ; Есть ли что почитать с буфера ввода. Понадобится для продолжения ввода
|
||||||
|
input_pollfd: dd STDIN
|
||||||
|
dw POLLIN
|
||||||
|
revents: dw 0 ; возвращаемые события
|
||||||
|
|
||||||
|
section .text
|
||||||
|
|
||||||
|
%macro DIGIT_TO_ASCII 1 ; макрос, принимающий один аргумент (регистр или память)
|
||||||
|
add %1, '0'
|
||||||
|
%endmacro
|
||||||
|
|
||||||
|
%macro ASCII_TO_DIGIT 1 ; макрос, принимающий один аргумент (регистр или память)
|
||||||
|
sub %1, '0'
|
||||||
|
%endmacro
|
||||||
|
|
||||||
|
%macro PUSH_M 1-* ; push many; пушит в порядке следования
|
||||||
|
%rep %0
|
||||||
|
push %1
|
||||||
|
%rotate 1
|
||||||
|
%endrep
|
||||||
|
%endmacro
|
||||||
|
|
||||||
|
%macro POP_M 1-* ; pop many. читает в порядке следования
|
||||||
|
%rep %0
|
||||||
|
pop %1
|
||||||
|
%rotate 1
|
||||||
|
%endrep
|
||||||
|
%endmacro
|
||||||
|
|
||||||
|
%macro RPOP_M 1-* ; pop many. читает в обратном порядке
|
||||||
|
%rotate -1
|
||||||
|
%rep %0
|
||||||
|
pop %1
|
||||||
|
%rotate -1
|
||||||
|
%endrep
|
||||||
|
%endmacro
|
||||||
|
|
||||||
|
%macro PUSHR8 1; закинуть восьмибитный регистр в стек
|
||||||
|
dec rsp
|
||||||
|
mov [rsp], %1
|
||||||
|
%endmacro
|
||||||
|
|
||||||
|
; Передачу аргументов будем делать при помощи ABI - стандартная практика для linux
|
||||||
|
; Аргументы передаются в следующем порядке: rdi, rsi, rdx, rcx, r8, r9. Все, что не влезло, пушится в стек
|
||||||
|
; У передачи через стек тоже есть особенности, но их мы пока касаться не будем
|
||||||
|
|
||||||
|
clean_print_buf: ; none -> void
|
||||||
|
PUSH_M rax, rcx, rdi
|
||||||
|
mov rcx, buf_size
|
||||||
|
mov rdi, print_buf
|
||||||
|
xor rax, rax ; будем заносить нули во всю память
|
||||||
|
rep stosb
|
||||||
|
RPOP_M rax, rcx, rdi
|
||||||
|
ret
|
||||||
|
|
||||||
|
print_from_buf: ; qword -> void; пытается вывести данные из буфера. аргумент не может быть больше 1024
|
||||||
|
PUSH_M rax, rsi, rdx, rdi ; сохраним регистры, которые точно попортим
|
||||||
|
mov rdx, rdi ; сколько выводить, в rdi содержится единственный аргумент
|
||||||
|
mov rsi, print_buf ; откуда выводить. Адрес буфера
|
||||||
|
mov rdi, STDOUT; куда выводить. Дескриптор файла. В нашем случае стандартного вывода
|
||||||
|
mov rax, 1
|
||||||
|
push rcx
|
||||||
|
syscall
|
||||||
|
pop rcx
|
||||||
|
RPOP_M rax, rsi, rdx, rdi ; вернем значения регистров
|
||||||
|
ret
|
||||||
|
|
||||||
|
read_to_buf: ; none -> void. Пытается заполнить буфер из стандартного ввода
|
||||||
|
PUSH_M rdi, rsi, rdx
|
||||||
|
mov rdi, STDIN ; откуда читать (дескриптор файла)
|
||||||
|
mov rsi, input_buf ; куда читать
|
||||||
|
mov rdx, input_size ; Сколько пытаемся читать
|
||||||
|
mov rax, 0 ; системный вызов чтения
|
||||||
|
syscall
|
||||||
|
RPOP_M rdi, rsi, rdx ; rax содержит количество прочитанных байт, а это важно
|
||||||
|
ret
|
||||||
|
|
||||||
|
poll_stdin:
|
||||||
|
PUSH_M rdi, rsi, rdx
|
||||||
|
mov rsi, 1 ; следим только за одним потоком
|
||||||
|
mov rax, 7 ; poll syscall
|
||||||
|
mov rdi, input_pollfd
|
||||||
|
mov rsi, 1 ; одна структура данных (изначально просто вызов принимает кучу таких)
|
||||||
|
mov rdx, 0 ; не ждать
|
||||||
|
syscall
|
||||||
|
RPOP_M rdi, rsi, rdx
|
||||||
|
ret
|
||||||
|
|
||||||
|
print_number: ; qword (rdi) -> void
|
||||||
|
; наша задача - сформировать массив символов.
|
||||||
|
; Ну а раз мы не знаем точно сколько их будет, формировать его будем прямо в стеке. нам повезло, что он растет вниз
|
||||||
|
; Нам очень повезло, что он растет вниз
|
||||||
|
; создадим 2 локальные переменные - одну для размера массива, другую для делителя
|
||||||
|
push rbp
|
||||||
|
PUSH_M rdx, rdi, rsi ; сохранять регистры обязательно надо до того, как писать в стек символы
|
||||||
|
; создаем базу для адресации. Тогда первая будет на rbp - 8 - делитель, а вторая на rbp - 16 - количество
|
||||||
|
mov rbp, rsp
|
||||||
|
; [WARNING] тут надо будет сохранить регистры
|
||||||
|
push rsp ; сохраню, потому что после всей вакханалии я концов не сыщу
|
||||||
|
sub rsp, 16 ; выделяем место под 3 переменные
|
||||||
|
mov qword [rbp - 16], 10 ; пусть и жирно, но операнд обязан быть 64 разрядным для корректного деления
|
||||||
|
mov qword [rbp - 24], 0 ; счетчик
|
||||||
|
mov rax, rdi
|
||||||
|
push byte 0 ; при выводе он ориентируется на это как на конец строки
|
||||||
|
.division_loop:
|
||||||
|
xor rdx, rdx ; обнулим найденый остаток. (он просто еще и при делении принимает участие)
|
||||||
|
div qword [rbp - 16]
|
||||||
|
DIGIT_TO_ASCII dl
|
||||||
|
PUSHR8 dl ; поскольку в процессор не завезли возможность закинуть в стек 8 битный регистр, я им немного помог макросами
|
||||||
|
inc qword [rbp - 24] ; увеличиваем счетчик на единицу
|
||||||
|
test rax, rax ; делает and поразрядное с самим собой. Меня интересует, лежит ли в rax ноль
|
||||||
|
jnz .division_loop ; если в rax не ноль, то продолжаем цикл
|
||||||
|
; выводим число
|
||||||
|
mov rax, 1
|
||||||
|
mov rdi, STDOUT
|
||||||
|
mov rsi, rsp
|
||||||
|
mov rdx, [rbp-24] ; уже не надо очищать, потому что в конце я просто восстановлю как было
|
||||||
|
push rcx
|
||||||
|
syscall
|
||||||
|
pop rcx
|
||||||
|
|
||||||
|
mov rsp, [rbp - 8]
|
||||||
|
RPOP_M rdx, rdi, rsi
|
||||||
|
pop rbp
|
||||||
|
ret
|
||||||
|
|
||||||
|
_start:
|
||||||
|
mov rbp, rsp
|
||||||
|
; Создадим 2 локальные переменные для аккумулятора размером 8 байт и для математических нужд 8 байт.
|
||||||
|
; аккумулятор будет по адресу rbp - 8, а временная по rbp - 16
|
||||||
|
sub rsp, 16
|
||||||
|
; потом я не удержался и завел еще одну переменную - сколько мы успели написать в массив
|
||||||
|
sub rsp, 2 ; массив все равно размером всего 512, делать переменную больше нет смысла. rbp - 18
|
||||||
|
|
||||||
|
mov rsi, input_buf
|
||||||
|
mov rdi, array
|
||||||
|
.read_loop:
|
||||||
|
call read_to_buf ; системный вызов read вернет количество прочитаных байтов
|
||||||
|
mov rcx, rax ; сколько байтов прочиталось, столько и обработаем
|
||||||
|
; обработаем информацию
|
||||||
|
xor rax, rax ; обнулим на всякий пожарный
|
||||||
|
jmp .read_byte
|
||||||
|
|
||||||
|
.separator_occured:
|
||||||
|
dec rcx
|
||||||
|
mov rax, [rbp - 8]
|
||||||
|
stosq
|
||||||
|
xor rax, rax
|
||||||
|
inc word [rbp - 18]
|
||||||
|
mov qword [rbp - 8], 0
|
||||||
|
test rcx, rcx
|
||||||
|
jz .check_buf
|
||||||
|
|
||||||
|
.read_byte: ; цикл чтения
|
||||||
|
lodsb
|
||||||
|
; проверим, цифра ли это. Если нет, то записываем в память то, что хранилось в локальной переменной
|
||||||
|
cmp al, '0'
|
||||||
|
jl .separator_occured
|
||||||
|
cmp al, '9'
|
||||||
|
jg .separator_occured
|
||||||
|
|
||||||
|
ASCII_TO_DIGIT al ; Если цифра, то конвертируем ее из ascii
|
||||||
|
; Поскольку умножение и деление можно сделать только через регистр, придется извратиться
|
||||||
|
PUSH_M rax, rdx
|
||||||
|
mov rax, [rbp - 8]
|
||||||
|
mov qword [rbp - 16], 10
|
||||||
|
mul qword [rbp - 16]
|
||||||
|
mov [rbp - 8], rax
|
||||||
|
RPOP_M rax, rdx
|
||||||
|
add [rbp - 8], rax ; результат деления запишем в локальную переменную
|
||||||
|
loop .read_byte ; читаем буфер ввода до конца
|
||||||
|
|
||||||
|
.check_buf:
|
||||||
|
call poll_stdin
|
||||||
|
test dword [revents], POLLIN
|
||||||
|
jnz .read_loop
|
||||||
|
|
||||||
|
; Теперь выведем прочитанный массив на экран
|
||||||
|
xor rcx, rcx
|
||||||
|
mov cx, [rbp - 18]
|
||||||
|
mov rsi, array
|
||||||
|
call clean_print_buf
|
||||||
|
.output_loop:
|
||||||
|
lodsq
|
||||||
|
mov rdi, rax
|
||||||
|
call print_number
|
||||||
|
mov byte [print_buf], ' '
|
||||||
|
mov rdi, 1
|
||||||
|
call print_from_buf ; печатаем ровно 1 пробел
|
||||||
|
loop .output_loop
|
||||||
|
mov byte [print_buf], `\n`
|
||||||
|
mov rdi, 1
|
||||||
|
call print_from_buf
|
||||||
|
|
||||||
|
exit:
|
||||||
|
mov rax, 60
|
||||||
|
mov rdi, 0
|
||||||
|
syscall
|
||||||
|
|
||||||
Reference in New Issue
Block a user