13 Commits

Author SHA1 Message Date
e219503f22 docs: документирование ассемблерной части
- Добавил комментарии в time.asm

- Добавил секцию про ассемблер в README
2024-09-14 16:12:58 +03:00
55c5096d49 feat: добавил болььше пояснений для заигрываний с консолью 2024-09-14 15:39:28 +03:00
c42d755e80 docs(README): добавлена секция про виртуальные адреса 2024-09-13 00:09:30 +03:00
6c9d810c6e chore: изменения в коде шаблона 2024-09-13 00:08:49 +03:00
a5a36086b0 feat: написана заготовка под замеры времени 2024-09-13 00:07:13 +03:00
acc1ada69c docs: в README 1 лабы добавлена секция про ассемблеру 2024-09-12 20:14:32 +03:00
ca7fbed016 feat: переписано все, что не ассемблер 2024-09-12 16:25:41 +03:00
3412167a09 docs: описаны манипуляции с установкой параметров терминала 2024-09-11 18:25:36 +03:00
4c423c7acc feat: новые функции были подшиты к основному шаблону 2024-09-10 23:53:08 +03:00
a338ac968e chore: переименовал файл шаблона, так как стало несколько файлов 2024-09-10 23:44:30 +03:00
386c7be1a7 feat: написал замены функциям
Для повторения bioskey было написано несколько новых функций, переводящих теорминал в неканонический режим и читающие нажатия на клавиши. Также все наработки были вынесены в отдельный файл, чтобы не засорять основной файл
2024-09-10 23:43:12 +03:00
34d0c33e87 chore: шаблон починен на 30%
Заменены все поломанные символы на нормальный текст, сделан проход форматером, заменен delay
2024-09-10 21:15:57 +03:00
65d5c3f5c3 feat: смог очистить от комментариев и отформатировать первый шаблон 2024-09-10 20:13:01 +03:00
21 changed files with 446 additions and 1897 deletions

View File

@ -2,3 +2,145 @@
## 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.

135
01-asm-basics/main.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,135 @@
#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
}

View File

@ -0,0 +1,63 @@
#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();
}

View File

@ -0,0 +1,9 @@
#ifndef SUBSTITUTIONS_H
#define SUBSTITUTIONS_H
void reset_input_mode();
void set_input_mode();
void delay(unsigned int ms);
char isKeyPressed();
#endif

97
01-asm-basics/time.asm Normal file
View File

@ -0,0 +1,97 @@
; 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

View File

@ -2,171 +2,3 @@
## Система команд процессора, ее связь с кодами команд
## Кодирование команд для x86-64 архитектуры
Преподаватель на ресурсном курсе оставил огромный талмуд Intel (далее именуемый "талмудик" и "талмуд") на тему того, как кодируются команды у их процессоров. И пусть даже наш дорогой препод на лекции дал пояснения по конверсии и прочему, он оставил без ответа вопросы следующего толка: когда какие байты задействованы, где посмотреть опкоды команд и прочие мелочи жизни. Я тот еще программист, поэтому на меня тут не надейтесь, но помогу чем смогу
Перво-наперво структура команды. Приведена она и у препода и в талмудике Intel, повторяться не хочу, но картинку оставлю
![Структура команд](../assets/command_structure.png)
На этой же картинке видно, что может быть от разное количество байт на КОП (который я по привычке именую опкодом), на Displacement, на Immediate и прочем. Да и еще проскакивают надписи `(if required)` и `(optional)`. Вопрос назревает сам собой - а где смотреть-то. И ответ у меня к сожалению не утешительный - в том самом великом и ужасном талмудике (по крайней мере я не нашел другого способа понадежнее). Но тут есть одна так сказать проблемка... Таблички по командам от Intel выглядят мягко скажем как-то так...
![Пример таблицы опкода](../assets/opcode_table_example.png)
Хтонь лично на мой взгляд довольно неприятная, но на самом деле она не так страшна, как вы подумали... Она значительно хуже...
В общем я тут приведу свои пояснения ко всему, что указывают сами Intel, но не в сухую по руководству, а на основе собственного опыта ручного ассемблирования (который, к слову, не очень богат, потому что я еще не успел настолько сойти с ума, чтобы делать работу ассемблера за него)
### Колонка opcode
- `REX.W` - По идее этот префикс может означать много вещей, но на практике пока что я сталкивался с ним только в таком разрезе: если он есть в начале, значит в REX-байте нужно поставить единичку в 3 разряде (4-я цифра справа). Также это означает, что данный байт, вообще говоря, обязателен для функционирования этой команды
- `REX` - Такое встречается, на моей памяти, только рядом с восьмибитными инструкциями и всегда только для того, чтобы к ним тут же приложилось пояснение от intel, что какие-то там проблемы. В общем читайте все это в сносках, потому что сам по себе флаг означает простое наличие REX-байта перед опкодом по всей видимости
- `/digit` - можно порой встретить что-то типа `/0` или `/7`. Когда такое видите, это значит, что в ModR/M байте вместо поля reg нужно записать в двоичной системе то число, которое после слеша. То есть от `000` и до `111`. А все остальное адресуете как раньше
- `/r` - указывает на то, что в ModR/M байте все поля Mod, Reg и R/M используются в стандартном варианте
- `cb`, `cw`, `cd`, `cp`, `co`, `ct` - сам плохо понимаю, что это за покемоны такие. В 64-битных опкодах встречаются редко. Согласно мануалу показывают, сколько битов после опкода следует зарезервировать под смещение для сегмента кода (если вы откроете методичку Милицина, то это тот самый CS или Code Segment). Также согласно талмудику иногда оно может изменить значение сегментному регистру кода. Возможны варианты 1 байт, 2 байта, 4 байта, 6 байт, 8 байт, 10 байт соотвественно.
- `ib`, `iw`, `id`, `io` - Показывают, что после опкода, ModR/M байта (если есть) должен идти непосредственный операнд длиной 1, 2, 4, 8 байт соответственно. Встречается он в таблице обычно там же, где в колонке instruction в соответствующем месте производятся какие-то действия с непосредственными операндами. При чем надо понимать, что нельзя просто опустить байты, которые заполнены нулями, даже если очень хочется и мама разрешила. ставим столько, сколько требует спецификация
- `+rb`, `+rw`, `+rd`, `+ro` - встречается тогда, когда создатели процессора почему-то решили засунуть регистр прям в опкод операнда. Ну, не нам их за это судить. Фактически нам нужно просто глянуть в таблицу которая приведена самими Intel, чтобы определиться только с тем, какое число от 0 до 7 прибавлять. В целом это число является номером регистра, а идут они всегда в следующем порядке: rax, rcx, rdx, rbx, rsp, rbp, rsi, rdi, а также дополнительные регистры r8-r15 работают в том же режиме, то есть начинают нумероваться с нуля. Единственное отличие - бит в REX байте нужно поставить. А вообще табличка должен сказать весьма любопытная, поэтому с ней придется ознакомиться самому. Находится она на 45 странице руководства.
- `+i` - используется в операциях с плавающей точкой. Такие операции любят использовать стек сопроцессора (потому что на самом деле вся арифметика с плавающей точкой аппаратно ускоряется и у нее тоже есть собственная память). Так вот, такой стек обозначается ST(i). Где ST(0) - вершина стека. Не берусь утверждать, но по всей видимости в стеке всего 8 ячеек, потому что по мануалу i может принимать значения от 0 до 7. Соотвественно наша задача просто прибавить это число к байту слева от плюса и на этом все. Больше ничего не требуется
### Колонка instruction
<!---Тут на самом деле говна еще очень много, но я постараюсь описать как можно проще-->
*Обозначений в этой колонке кратно больше, но я буду стараться приводить их кратко. поскольку тут есть регистры на любой вкус и цвет, я буду ставить символ # когда на месте # может быть число от 16 до 64*
- `rel8` - адресация относитльно rip насколько я понимаю. Воспринимается как знаковое число длиной 8 бит, которое прибавится к содержимому rip
- `rel#` - адресация внутри одного сегмента кода (когда в ассемблере начинается `section .text` - это оно). Встречается обычно когда надо обратиться к меткам при прыжках туда и сюда, а оттого встретить можно в `j*` и `call`. Разбиратьсят точнее у меня к сожалению нет возможности
- `r#` - бозначает регистр размером # битов (от 8-битных до 64-битных)
- `m#` - обозначает ячейку памяти размером # бит. периодически можено даже встретить # равное 128, что используется только в SSE и SSE2 инструкциях
- `r/m#` - показывает, что операнд или память (например `[r11 + rcx + 2]`), или регистр (например `rcx`). Если относиться как к памяти, то число `#` указывает не на то, как память адресуется, а сколько битов будет из памяти прочитано, А если как к регистру, то нужно выбирать регистр по размеру, иначе процессор будет жаловаться
- `imm#` - тут `#` может принимать помимо стандартных еще и значение 8. обозначает, что работа ведется с непосредственным операндом (как например в инструкции `mov rax, 12`)
- `moffs#` - сокращение от memory offset - весьма любопытно. Показывает, что программа не использует ModR/M байт. Встречается только в некоторых вариациях `mov`, а адрес задается в качестве смещения относительно базового сегмента (не уверен, что это означает, но думаю относительно сегмента, где сейчас находится rip). Сами интел например на `mov al, moffs8` пишет следующее описание *"Move byte at (seg:offset) to A"*. Также надо понимать, что # задает лишь сколько байтов будет прочитано, а offset задается вполне себе 4 байтами после опкода
- `Sreg` - указывает на использование сегментного регистра. Битовые присвоения для сегментных регистров таковы: e ES = 0, CS = 1, SS = 2, DS = 3, FS = 4, и GS = 5
Остальные инструкции здесь не привожу, поскольку они затрагивают работу с числами с плавающей точкой, векторами и прочими радостями, до которых надеюсь не дойдет
## Как собрать ~~своего покемона~~ свою команду из ассемблера
*оно же: "Да как этой б\*\*\*ской таблицей пользоаться вообще*
![Структура команд](../assets/command_structure.png)
Повторно привожу это изображение. Оно показывает общую структуру команды для процессора. Далее в инструкции я буду обращаться к разным участкам этой команды применяя соответствующие обозначения. Для примера команды можете смотреть на табличку для add в качестве примера того, что можно там увидеть
Самое важное чиселко, которое тут есть - 16-ричное породы "понятно-написанное". Оно - фундамент всего опкода, его мы и берем. А дальше алгоритм следующий:
1. Смотрим, колонку instruction. В ней ищем глазами базу и венец - понятно написанный опкод (это будет скорее всего от двух и до шести 16-ричных цифр). Дальше смотрим, надо ли к нему непосредственно что-то прибавать, и если надо - прибавляем. Ура - мы получили opcode.
2. Как только мы получили опкод, начинаем смотреть налево - если есть приписка REX.W, значит пишем REX байт. Пока что просто ставим заглушку: 0b01001000 или 0x48. Он нам потребуется если мы захотим адресоваться к регистрам с r8 по r15, а до тех пор он будет в заглушечном состоянии. На будущее также отмечу, что выглядит этот байт в общем случае примерно так - 0100 WRXB, где 0100 - обязательная часть, а все к остальным битам я буду адресоваться через точку
3. Далее присматриваемся, надо ли что-то прорезервировать (те самые `cb`) и если непосредственно после опкода ничего не требуется начинаем писать ModR/M байт
4. Написание ModR/M байта пожалуй самый запутанный процесс, но с ним нам должна помочь табличка от Intel. Находятся они в районе 32-34 страниц. Но расскажу так. Поля у ModR/M следующие - 2 битовый mod, потом 3 битный reg, потом 3 битный r/m.
1. mod - указывает на то, как будет адресоваться r/m (третье поле). r/m - сокращение от register/memory. То есть как можно из названия догадаться, только в этом поле процессор может адресовать память компьютера. Это же и есть фундаментальная причина, по которой нельзя заассемблировать команду вроде `mov [addr1], [addr2]`. Возможное содержимое этого поля такого: `00` - Будет адресоваться оперативная память, при чем использоваться будут только регистры (`mov rax, [rdi + rsi*4]`). `01` - будет адресоваться оперативная память и помимо регистра будет еще и смещение, но длиной не больше 1 байта (`add [rbp + rcx - 2], rax`). `10` - то же, что и `01`, но смещение уже занимает 4 байта. `11` - адресоваться будут 2 регистра (`xor rax, rbx`). Если мы поставили что угодно кроме `11` - это надо запомнить, потому что число которое мы записали нужно будет включить в двоичный вид команды использовав взятое нами число байт, а разместить их надо будет либо после ModR/M, либо после SIB байта, если последний будет.
2. reg - указывает регистр, если в колонке opcode не стоит что-то из разряда `/4`. Если стоит, то в reg записывается это число в двоичной форме. Все неиспользованные разряды заполняются нулями. Если длина регистра не вмещается, то самую старшую единицу можно поставить в REX.R
3. R/M - указывает регистр или участок в памяти, который будет адрессоваться. Можем писать сюда номер любого регистра (если не влезет, то расширять его при помощи X бита в REX байте). Однако особенностью тут обладает значение `100`, потому что оно показывает процессору, что нужен SIB байт. При любом другом значении адрес (если mod != 0b11) будет взят из регистра и если есть смещение, оно будет добавлено к значению этого адреса. Единственное, что если mod взят 0b00, то значение 101 тоже магическое - оно затребует 32-битное смещение и использует его в качестве адреса (это точно сработает в 32 битном режиме, но не уверен, что сработает в 64 битах)
5. Если вы взяли такую комбинацию, что вам понадобился SIB байт (а это mod != 11, r/m == 100), то разберемся со структурой байта. Весь этот байт завязан исключительно на адресацию в памяти и состоит из трех побей Scale (SS) в 2 бита, index в 3 бита, base и 3 бита. для разбора полей возьмем следующий пример `[rbx + rcx * 4 + 3]`
1. SS - это scale - это то, на что будет умножаться регистр индекса, при чем это двухбитовое число можно считать степенью двойки. То есть получается 2^(SS) - это коэфициент на который мы умножаем и можем получается умножить на 1, 2, 4 и 8.
2. index - это регистр, который будет умножаться на 2^(SS). Если вы хотите вписать регистры с r8-r15, то невлезающую единицу можно записать в REX.X. В целом же связка SS и index и обеспечивает наличие в адресе в нашем примере `rcx * 4`
3. base - указывает на регистр, значение которого в лоб прибавится к адресу, то есть в нашем примере он отвечает за `rbx`. Если базовый регистр не нужен, на его место ставится `101`
6. После SIB идет displacement байты (1 или 4 в зависимости от поля mod в ModR/M). Заполняем их согласно выделенному количеству
7. После dispacement идет immediate байты - они могут встретиться если в табличке в колонке opcode на этой строке есть что-то похожее на `ib` или другие, которые мы упоминали. заполняем сколько надо
NOTE: По какой-то причине это не указано в руководстве Intel, но по крайней мере если верить сайту, который я использовал для ассемблирования инструкций, то нужно обязательно учитыать префиксы к опкоду прежде чем начинать кодировать (опять же все по опыту):
1. `0x66` - ставится, если программа иссользует хотя бы 1 16-битный регистр
2. `0x67` - ставится если команда **адресуется** при помощи 32-битных регистров
Благо для 8-битных операций другие опкоды и хотя бы на них не надо префиксы запоминать)
## Примеры переводов
Голая теория никого никогда не радовала, поэтому постараюсь в меру своих сил переконвертировать несколько примеров
**`mov rax, rbx`** - исходная инструкция
Для начала в талмудике нам потребуется найти опкод операции. Поэтому ищем табличку для этой операции. В ней нас интересует один из двух покодов: `mov r/m64, r64` и `mov r64, r/m64`. Я возьму второй из этих вариантов, просто чтобы порядок следования регистров совпадал с нашей исходной иструкцией (потом поймете). Для выбранной инструкции приведен следующий opcode: `REX.W + 8B/r`
Для начала посередине ставим опкод (8b в двоичной):
[ 1000 1011 ]
REX байт у нас появляется в любом случае. REX.W - это флаг для REX, который переназначает операнды в размеры 64 бита. Если бы оба наших регистра были бы 32 битные, то этого флага бы не было. Ну а раз REX у нас обязателен, то можно немного определиться, будут ли у нас еще какие-то флаги в этом байте. Еще какие-то флаги могут появиться если вы используете регистры r8-r15, в остальных случаях REX будет выглядеть как [ 0100 1000 ]. У нас эти регистры не используются, поэтому оставим его в таком виде
Промежуточный результат: [ 0100 1000 ] [ 1000 1011 ]
Далее ModR/M. Первые 2 бита от него определяют будут ли использовать адреса и смещения. Подробнее смотрите выше. В нашем случае мы пересылаем из регистра в регистр, поэтому нам нужен mod = 11. Далее идет поле рег. Конкретно в случае `mov r64, r/m64` по контексту можно догадаться что reg у нас слева. Тремя битами кодируется номер регистра. У rax номер 000, а у rbx номер 011. Как я уже и сказал, в нашем случае регистр приемника слева, поэтому ModR/M: [ 11 000 011 ]
Итого: [ 0100 1000 ] [ 1000 1011 ] [ 11 000 011 ]
*примечание: ответ мог бы получиться немного другой, если бы мы взяли первый попавшийся опкод, но можете использовать его в качестве упражнения (ну а что, составители учебника так могут, а я нет?)*
**`mov r8, r11`**
Все действия и рассуждения у нас аналогичны примеру выше. Я хотел лишь пару слов сказать о том, как кодировать регистры r8-r15. Как раз для этих целей нам поможет REX байт. Как я уже писал, REX имеет следующую структуру: 0100 WRXB. Бит R используется для расширения поля reg, а бит B используется для расширения поля r/m. Когда идет обращение к регистру из диапазона r8-r15 в соответствующих дополняющих байтах должна стоять единица. То есть r8 в поле reg будет записываться как REX.R == 1 + 000, а r11 в поле r/m как REX.B == 1 + 011. Так что для данной команды повторится все, кроме REX байта, который в свою очередь примет вид [ 0100 1101 ]
Итого: [ 0100 1101 ] [ 1000 1011 ] [ 11 000 011 ]
**`lea rbx, [rbp + r12 * 4 + 33]`**
Для начала повторяем наш процесс поиска в талмудике опкода. В этот раз у нас разночтений нет, у нас есть только вариант с инструкцией `lea r64, m`. Для нее поле opcode выглядит довольно знакомо: `REX.W 8D /r`. REX байт у нас уже задействован и 100% появится, однако я вижу тут регистр r12, что должно сказать мне, что REX байт не ограничится простым [ 0100 1000 ]. Заполним мы его чуть позже, а пока только опкод. [ 1000 1101 ]
Далее смотрим ModR/M. в нашем случае мы явно будем использовать адрес из оперативной памяти и число 33 для сдвига, поэтому нам нужен режим mod = 01 (можно и 10, но тогда будет куча бесполезных нулей). поле reg не вызывает вопросов - используется регистр rbx, поэтому в REX.R = 0, а reg = 011, а вот с полем r/m все любопытнее. Число, которое идет с плюсом можно пока мысленно вынести за скобки (но не убирать далеко, оно нам еще пригодится), а вот регистры мы уже не можем проморгать. Как мы помним поле r/m хранит только 3 бита, как же адресовать эту адову хренотень? Оказывается в r/m последовательность 100 зарезервирована под добавление еще одного байта - SIB байта. ModRM = [ 01 011 100 ]
SIB байт состоит из 2 битов SS, которые представляют собой степень двойки, 2^(ss) я буду называть коэфициентом. В нашем случае хочу умножить на 4, поэтому ss = 10. Далее идет 3 бита на индекс - это регистр, который будет умножен на коэфициент. В нашем случае мы хотим умножить r12 на 4. Index регистр расширяется из REX.X (потому что inde**X**). Поэтому нам нужно записать двоичной системе 12 - 1100. Старший бит отправится в REX.X, а остальное в поле index, то есть REX.X == 1 index == 100. Далее идет 3 бита под регистр базы. Он расширяется из REX.B, в нашем случае хочется использовать регистр rbp, он имеет номер 0101, поэтому используем REX.B == 0, base == 101. SIB = [ 10 100 101 ]
Уже на этом этапе мы видим, что нужно проставить еще одну единицу в REX.X, в остальных же местах используются обычные регистры, поэтому REX = [ 0100 1010 ].
Помните, мы запоминали число 33? Ну вот настало его время. Дело в том, что число, которое надо прибавить к итоговому адресу. В нашем случае надо закодировать число 33, это будет 0b00100001, это мы засунем в displecement байт
Итого: [ 0100 1010 ] [ 1000 1101 ] [ 01 011 100 ] [ 10 100 101 ] [ 0010 0001 ]
**`inc WORD PTR [2 * rsi + 31]`**
*Интересный факт, в качестве index не может использоваться rsp*
Не буду много повторяться. Внутри опокад стоит `WORD PTR`, что значит, что я самолично попросил ассемблер относиться к содержимому скобок, как к указателю на 1 машинное слово. Возможно также отнестись как к указателю на байт `BYTE`, двойное слово `DWORD` и четверное слово `QWORD`. Instruction `inc r/m16`. Opcode `FF /0`. `/0` означает, что в ModR/M в поле reg нужно записать 3 нуля. Остальное адрессуется как обычно, поэтому самое время обсудить вот какую вещь. Если нам необходимо опустить базу, то в SIB байте мы поставим в поле base 101. Однако для этого в mod нужно поставить 00 и автоматически придется записать 4 байта смещения.
[ 0110 0110 ] [ 1111 1111 ] [ 00 000 100 ] [ 01 110 101 ] [ 0001 1111 ] [ 0000 0000 ] [ 0000 0000 ] [ 0000 0000 ]
Замечу так же, что поскольку не используется ни REX.W ни один из расширенных регистров, REX байт принимал значение 0100 0000, но в таком случае спецификация Intel позволяет этот байт опускать. А вот что опускать нельзя - это префикс переназначения операнда, потому что используется 16 битный регистр.
Число 31 у нас записано справа от SIB байта и у многих наверное появился вопрос, а почему оно выглядит имено так? А точнее - почему 3 последних байта заполнены нулями. Отвечаю - бог его знает и на самом деле, это зависит от процессора, и, возможно, от того, использует ли от little endian или big endian. Little endian - это когда число в памяти записывается как мы привыкли, то есть чем ливее циферка, тем она значительнее. Так что 0x1c1b так в память и запишутся - [ 0001 1100 ] [ 0001 1011 ]. Но вот в случае big endian запись идет по байтам, и если внутри байта все стандартно, то вот сами байты идут уже от младшего к старшему, поэтому то же число запишется уже в обратном порядке как [ 0001 1011 ] [ 0001 1100 ]. Думаю тут такая же фигня
Однако тут есть еще один важный момент Мы видим, что в данном случае есть один интересный момент. Вроде mod == 00, но тут 4 байта dispasement. Дело в том, что если mod == 00 а base == 101, то будет адресация вида index * scale + disp32. Довольно весело. Это я к чему? даже если вы знаете все номера регистры, таблицу смотреть все равно надо
**Послесловие**
Это далеко не исчерпывающий набор примеров, но этого хватит для начала.
## Решение остальных пунктов
*В целом в этом репозитории лежат файлы, в которых я приложил пока еще не протестированное, но решение для первых нескольких пунктов. Однако в силу того, что память у нас 64-битная, а также я не могу залеть напрямую в видеопамять если не буду собирать модуль ядра. Возможно конечно от нечего делать я сделаю модуль ядра, который позволит выворачивать такие приколы, но это будет точно не на время этого курса.*
### 01 - простучать команды ассемблеру
Тут нечего сказать - есть просто колонка с коммандами и просят их использовать. Тут гугл в помощь.
А вот по поводу полей в команде могу сразу сказать - в 64 битном процессоре все это будет выглядеть немного иначе. Поэтому предлагаю 16-битные регистры заменить в команде на 64 битные и закодировать как для 64 разрядной системы. подробная инструкция как это бы надо бы сделать у меня приведена выше, поэтому тут не буду на этом останаваливаться.
### 02 - Пересылка массива при помощи loop и lea
`lea` - это сокращение от "load effective adress". Она использует использует классическую операцию обращения к памяти, но саму память не затрагивает, а просто записывает высчитанный адрес в переменную. `loop` в свою очередь прыгает на определенную метку пока в rcx не окажется 0 и при каждом прыжке уменьшает значение в rcx на 1.
### 03 - Пересылка данных через LODS, MOVS, STOS
LODS и STOS - парные команды. Первая читает из памяти в rax (или его часть), STOS наоборот - пишет в память содержимое rax (или его часть). `movs` перемещает содержимое из [rsi] в [rdi], после чего увеличивает адрес на размер элемента. Это очень хорошо сочетается с префиксом rep, который заставляет повторяет команду пока в rcx не будет 0, а после каждого повторения уменьшает rcx на 1
### 05 - Запись в произвольную память
В линуксе вся память виртуальная, а если попытаться в лоб попробовать написать что-то в рандомный адрес, ядро выдаст segfault. Чтобы этого не произошло необходимо промапать память. Для этого используется системный вызов mmap, про его особенности написано внутри файла. Здесь хотелось бы пояснить вот какой момент: этот системный вызов использует кучу флагов, которые изначально не особенно нам известны. Так вот. Самый быстрый способ найти их - обратиться к include вашего компилятора. Для mmap все лежит в файле <sys/mmap.h>. Эти значения я решил занести в define, чтобы код был чуть читаемее
У mmap есть и другая особенность - он мапает виртуальную память, а не физическую, поэтому то, что в оригинальной методичке мы на самом деле использовали видеобуфер, для нас не имеет реального значения. Я также использовал анонимный приватный маппинг, чтобы не портить жизнь другим процессам и не грузить ничего из файла, поэтому даже попортить жизнь другим процессам у меня не получится
<!--- Пока что я думаю эта инфа лишняя, может потом верну и раскомментирую
### Чутка про префикс REX
Судя по всему, префикс REX стал почти обязателен при переходе на 64 разряда. Что ж, это не удивительно, так как в 64-разрядных системах прибавилось регистров, а их номера нужно где-то и как-то хранить, поэтому это вот такой вот "костылик". На самом деле в талмудике преведены схемы всех подключений, которые я пока не привожу, потому что это не самое главное, но может потом добавлю
Вот что они пишут про префик REX во второй главе своего талмуда: "Префикс REX указывается не всегда в 64-разрядном режиме. Он необходим только тогда, когда инструкция адресуется к одному из рассширенных регистров или использует 64-разрядные операнды". То есть условно говоря если работам с 64 разрядами, то RAX нужен, а если нет - его может и не быть, если явно не сказано иное. Сами же REX - это 16 опкодов, которые берут пространство от 0x40 до 0x4F. В режиме режиме обратной совместимости и IA-32 отражают опкоды реальных инструкций, но нас естественно интересует режим 64 разрядов, а в нем они как отдельная инструкция не трактуются и идут только в связке. Также почему-то интел сокрушаются, что из-за этого однобайтовый опкод для инкреммента и декремента перестал существовать в 64 разрядных системах
-->

View File

@ -1,18 +0,0 @@
#!/usr/bin/python3
import argparse
def hex2bin(hexNum: str) -> None:
return bin(int(hexNum, 16))
parser = argparse.ArgumentParser(description="Convert hex number to bin right in terminal")
parser.add_argument('-s', '--stdin', action='store_true', help="if passed takes input from stdin")
parser.add_argument('number', nargs='?')
args = parser.parse_args()
if args.stdin:
print(hex2bin(input()))
elif args.number:
print(hex2bin(args.number))
else:
print("something went wrong")

View File

@ -1,29 +0,0 @@
global _start
section .data
source: db 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
s_size equ $-source
section .bss
dest: resb 8
section .text
_start:
lea rsi, [source]
lea rdi, [dest]
mov rcx, s_size
.loop:
mov al, [rsi + rcx]
mov [rdi + rcx], al
loop .loop
mov rax, 60
mov rdi, 0
syscall

View File

@ -1,23 +0,0 @@
global _start
section .data
source: db 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
s_size equ $-source
section .bss
dest: resb 8
section .text
_start:
mov rsi, source
mov rdi, dest
mov rcx, s_size
rep movsb
mov rax, 60
mov rdi, 0
syscall

View File

@ -1,64 +0,0 @@
global _start
section .text
%define SRC 0xB8000
%define DST 0xB9000
%define ARR_SIZE 10
%define PROT_READ 0x1
%define PROT_WRITE 0x2
%define MAP_PRIVATE 0x02
%define MAP_ANONYMOUS 0x20
_start:
; Из-за особенностей ядра линукса нужно сначала промапать произвольную память
mov rax, 0x9 ; mmap
mov rdi, SRC ; где
mov rsi, ARR_SIZE ; сколько
mov rdx, PROT_READ ; флаги чтения
or rdx, PROT_WRITE ; флаги записи
mov r10, MAP_PRIVATE ; приватная память
or r10, MAP_ANONYMOUS ; не связана с файлом
mov r9, 0 ; офсет должен быть 0
syscall
mov rsi, rax ; ставлю так, так как ядро линукса выделяет ближайшую область памяти, а не точно заказанную - проклятое выравнивание
; заполню чем-нибудь массив
mov rcx, ARR_SIZE
mov rbx, 0
.fill_src_loop:
mov [rsi + rbx], bl
inc rbx
loop .fill_src_loop
push rsi
mov rax, 0x9 ; mmap
mov rdi, DST ; где
mov rsi, ARR_SIZE ; сколько
mov rdx, PROT_WRITE ; флаги чтения
; or rdx, PROT_WRITE ; флаги записи
mov r10, MAP_PRIVATE ; приватная память
or r10, MAP_ANONYMOUS ; не связана с файлом
mov r9, 0 ; офсет должен быть 0
syscall
mov rdi, rax
; заполню чем-нибудь массив
mov rcx, ARR_SIZE ; сколько байт копируем
pop rsi
rep movsb
mov rax, 60
mov rdi, 0
syscall

View File

@ -1,13 +0,0 @@
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))

View File

@ -2,13 +2,3 @@
## 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

View File

@ -1,81 +0,0 @@
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

View File

@ -1,219 +0,0 @@
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

Binary file not shown.

Before

Width:  |  Height:  |  Size: 9.5 KiB

Binary file not shown.

Before

Width:  |  Height:  |  Size: 16 KiB

Binary file not shown.

Before

Width:  |  Height:  |  Size: 142 KiB

View File

@ -1,379 +0,0 @@
global _start
%define NAME_SIZE 64
%define BUFF_SIZE 1024
section .bss
name resb NAME_SIZE
buffer resb BUFF_SIZE
section .data
buffer_tail dq buffer
iseof db 0
;strings
E_open_file db `Something went wrong while opening file\n`
section .text
read:
push rcx
push r11
mov rax, 0
syscall
pop r11
pop rcx
ret
write:
push rcx
push r11
mov rax, 1
syscall
pop r11
pop rcx
ret
namecmp:
.LFB6:
push rbp
mov rbp, rsp
mov -8[rbp], rdi
mov -16[rbp], rsi
jmp .L2
.L6:
mov rax, -8[rbp]
movzx edx, BYTE [rax]
mov rax, -16[rbp]
movzx eax, BYTE [rax]
cmp dl, al
je .L3
mov eax, 0
jmp .L4
.L3:
add QWORD -8[rbp], 1
add QWORD -16[rbp], 1
.L2:
mov rax, -8[rbp]
movzx eax, BYTE [rax]
test al, al
je .L5
mov rax, -16[rbp]
movzx eax, BYTE [rax]
test al, al
jne .L6
.L5:
mov eax, 1
.L4:
pop rbp
ret
openfile:
push rbp
mov rbp, rsp
sub rsp, 32
mov -24[rbp], rdi
mov rax, -24[rbp]
mov esi, 0
mov rdi, rax
mov eax, 2
syscall
mov -4[rbp], eax
cmp DWORD -4[rbp], 0
jns .L8
mov rdi, 1
mov rsi, E_open_file
mov rdx, 40
call write
mov edi, 1
mov rax, 60
mov rdi, 1
syscall
.L8:
mov eax, -4[rbp]
leave
ret
fill_buffer:
push rbp
mov rbp, rsp
sub rsp, 32
mov -20[rbp], edi
mov rdx, [buffer_tail]
lea rax, [buffer]
sub rdx, rax
mov eax, 1024
sub rax, rdx
mov -8[rbp], rax
mov rdx, -8[rbp]
mov eax, -20[rbp]
lea rcx, [buffer]
mov rsi, rcx
mov edi, eax
call read
mov -16[rbp], rax
cmp QWORD -16[rbp], 1023
ja .L11
mov BYTE [iseof], 1
.L11:
lea rdx, [buffer]
mov rax, -16[rbp]
add rax, rdx
mov [buffer_tail], rax
nop
leave
ret
find_second_word:
push rbp
mov rbp, rsp
mov -8[rbp], rdi
jmp .L13
.L14:
add QWORD -8[rbp], 1
.L13:
mov rax, -8[rbp]
movzx eax, BYTE [rax]
cmp al, 32
jne .L14
add QWORD -8[rbp], 1
mov rax, -8[rbp]
pop rbp
ret
find_fullname_end:
push rbp
mov rbp, rsp
lea rax, [buffer]
mov -8[rbp], rax
jmp .L17
.L20:
add QWORD -8[rbp], 1
.L17:
mov rax, -8[rbp]
movzx eax, BYTE [rax]
cmp al, 10
jne .L18
mov rax, -8[rbp]
movzx eax, BYTE [rax]
test al, al
jne .L19
.L18:
lea rax, [buffer+1024]
cmp -8[rbp], rax
jb .L20
.L19:
lea rax, [buffer+1024]
cmp -8[rbp], rax
jne .L21
mov eax, 0
jmp .L22
.L21:
mov rax, -8[rbp]
.L22:
pop rbp
ret
pop_fullname:
push rbp
mov rbp, rsp
sub rsp, 32
mov eax, 0
call find_fullname_end
add rax, 1
mov -16[rbp], rax
lea rdx, [buffer]
mov rax, -16[rbp]
sub rax, rdx
mov -24[rbp], rax
mov QWORD -8[rbp], 0
jmp .L24
.L25:
mov rdx, -16[rbp]
mov rax, -8[rbp]
add rax, rdx
movzx eax, BYTE [rax]
lea rcx, [buffer]
mov rdx, -8[rbp]
add rdx, rcx
mov BYTE [rdx], al
mov rdx, -16[rbp]
mov rax, -8[rbp]
add rax, rdx
mov BYTE [rax], 0
add QWORD -8[rbp], 1
.L24:
mov eax, 1024
sub rax, -24[rbp]
cmp -8[rbp], rax
jb .L25
mov rax, [buffer_tail]
mov rdx, -24[rbp]
neg rdx
add rax, rdx
mov [buffer_tail], rax
nop
leave
ret
preprint db `count: `
postprint db `\n`
print_count:
push rbp
mov rbp, rsp
sub rsp, 32
mov -24[rbp], rdi
mov edx, 8
mov rax, preprint
mov rsi, rax
mov edi, 1
call write
jmp .L27
.L28:
mov rcx, -24[rbp]
mov rdx, -3689348814741910323
mov rax, rcx
mul rdx
shr rdx, 3
mov rax, rdx
sal rax, 2
add rax, rdx
add rax, rax
sub rcx, rax
mov rdx, rcx
mov eax, edx
add eax, 48
mov BYTE -1[rbp], al
mov rax, -24[rbp]
mov rdx, -3689348814741910323
mul rdx
mov rax, rdx
shr rax, 3
mov -24[rbp], rax
lea rax, -1[rbp]
mov edx, 1
mov rsi, rax
mov edi, 1
call write
.L27:
cmp QWORD -24[rbp], 0
jne .L28
mov edx, 1
mov rax, postprint
mov rsi, rax
mov edi, 1
call write
nop
leave
ret
get_name:
push rbp
mov rbp, rsp
sub rsp, 40
mov -40[rbp], rdi
lea rax, [buffer]
mov rdi, rax
call find_second_word
mov -24[rbp], rax
mov rax, -24[rbp]
mov -8[rbp], rax
jmp .L30
.L31:
add QWORD -8[rbp], 1
.L30:
mov rax, -8[rbp]
movzx eax, BYTE [rax]
cmp al, 32
jne .L31
cmp QWORD -8[rbp], 0
jne .L32
mov eax, -1
jmp .L33
.L32:
mov QWORD -16[rbp], 0
jmp .L34
.L35:
mov rdx, -24[rbp]
mov rax, -16[rbp]
add rax, rdx
mov rcx, -40[rbp]
mov rdx, -16[rbp]
add rdx, rcx
movzx eax, BYTE [rax]
mov BYTE [rdx], al
add QWORD -16[rbp], 1
.L34:
mov rdx, -24[rbp]
mov rax, -16[rbp]
add rax, rdx
cmp rax, -8[rbp]
jb .L35
mov eax, 0
.L33:
leave
ret
_start:
push rbp
mov rbp, rsp
sub rsp, 96
mov -84[rbp], edi
mov -96[rbp], rsi
mov rax, -96[rbp]
add rax, 8
mov rax, [rax]
mov rdi, rax
call openfile
mov -12[rbp], eax
mov edx, 64
lea rax, [name]
mov rsi, rax
mov edi, 0
call read
mov QWORD -8[rbp], 0
mov QWORD -80[rbp], 0
mov QWORD -72[rbp], 0
mov QWORD -64[rbp], 0
mov QWORD -56[rbp], 0
mov QWORD -48[rbp], 0
mov QWORD -40[rbp], 0
mov QWORD -32[rbp], 0
mov QWORD -24[rbp], 0
.L39:
mov eax, 0
call find_fullname_end
test rax, rax
jne .L37
mov eax, DWORD -12[rbp]
mov edi, eax
call fill_buffer
.L37:
lea rax, -80[rbp]
mov rdi, rax
call get_name
lea rax, -80[rbp]
lea rdx, [name]
mov rsi, rdx
mov rdi, rax
call namecmp
test eax, eax
je .L38
add QWORD -8[rbp], 1
.L38:
mov eax, 0
call pop_fullname
mov rdx, [buffer_tail]
lea rax, [buffer]
cmp rdx, rax
jne .L39
mov rax, -8[rbp]
mov rdi, rax
call print_count
mov eax, 0
leave
ret

View File

@ -1,134 +0,0 @@
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#define BUFF_SIZE 1024
#define NAME_SIZE 64
#define STDIN 0
#define STDOUT 1
typedef unsigned long long u64;
char name[NAME_SIZE];
char buffer[BUFF_SIZE];
char* buffer_tail = buffer; // points on first free symbol
char iseof = 0;
int namecmp(char* name1, char* name2)
{
for (; *name1 && *name2; name1++, name2++)
{
if (*name1 != *name2)
{
return 0;
}
}
return 1;
}
int openfile(char* filename)
{
int file = open(filename, O_RDONLY);
if (file < 0)
{
puts("Something went wrong while opening file\n");
exit(1);
}
return file;
}
void fill_buffer(int filedesc)
{
const size_t tofill = BUFF_SIZE - (buffer_tail - buffer);
u64 bytes_read = read(filedesc, buffer, tofill);
if (bytes_read < BUFF_SIZE)
{
iseof = 1;
}
buffer_tail = buffer + bytes_read;
}
char* find_second_word(char* start)
{
for (; *start != ' '; start++);
return ++start;
}
char* find_fullname_end()
{
char* end = buffer;
for (; (*end != '\n' || *end == 0)
&& end < buffer + BUFF_SIZE; end++);
if (end == buffer + BUFF_SIZE)
{
return NULL;
}
return end;
}
void pop_fullname() // pops from buffer
{
char* end = find_fullname_end() + 1;
u64 fullname_len = end - buffer;
size_t i = 0;
for (; i < BUFF_SIZE - fullname_len; i++)
{
buffer[i] = end[i];
end[i] = 0;
}
buffer_tail -= fullname_len;
}
void print_count(u64 count)
{
write(STDOUT, "count: ", 8);
while (count)
{
char digit = (count % 10) + '0';
count /= 10;
write(STDOUT, &digit, 1);
}
write(STDOUT, "\n", 1);
}
int get_name(char* accumulator)
{
char* start = find_second_word(buffer);
char* end = start;
for (; *end != ' '; end++);
if (!end)
{
return -1;
}
for (size_t i = 0; &start[i] < end; i++)
{
accumulator[i] = start[i];
}
return 0;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
int filedesc = openfile(argv[1]);
read(STDIN, name, sizeof(name)/sizeof(name[0]));
// fgets(name, sizeof(name)/sizeof(name[0]), stdin);
size_t count = 0;
char namebuff[NAME_SIZE] = {0, };
do
{
if (!find_fullname_end())
{
fill_buffer(filedesc);
}
get_name(namebuff);
if (namecmp(namebuff, name))
{
count++;
}
pop_fullname();
} while (buffer_tail != buffer);
print_count(count);
return 0;
}

View File

@ -1,467 +0,0 @@
.file "main.c"
.intel_syntax noprefix
.text
.globl name
.bss
.align 32
.type name, @object
.size name, 64
name:
.zero 64
.globl buffer
.align 32
.type buffer, @object
.size buffer, 1024
buffer:
.zero 1024
.globl buffer_tail
.section .data.rel.local,"aw"
.align 8
.type buffer_tail, @object
.size buffer_tail, 8
buffer_tail:
.quad buffer
.globl iseof
.bss
.type iseof, @object
.size iseof, 1
iseof:
.zero 1
.text
.globl namecmp
.type namecmp, @function
namecmp:
.LFB6:
.cfi_startproc
push rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
mov rbp, rsp
.cfi_def_cfa_register 6
mov QWORD PTR -8[rbp], rdi
mov QWORD PTR -16[rbp], rsi
jmp .L2
.L6:
mov rax, QWORD PTR -8[rbp]
movzx edx, BYTE PTR [rax]
mov rax, QWORD PTR -16[rbp]
movzx eax, BYTE PTR [rax]
cmp dl, al
je .L3
mov eax, 0
jmp .L4
.L3:
add QWORD PTR -8[rbp], 1
add QWORD PTR -16[rbp], 1
.L2:
mov rax, QWORD PTR -8[rbp]
movzx eax, BYTE PTR [rax]
test al, al
je .L5
mov rax, QWORD PTR -16[rbp]
movzx eax, BYTE PTR [rax]
test al, al
jne .L6
.L5:
mov eax, 1
.L4:
pop rbp
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc
.LFE6:
.size namecmp, .-namecmp
.section .rodata
.align 8
.LC0:
.string "Something went wrong while opening file\n"
.text
.globl openfile
.type openfile, @function
openfile:
.LFB7:
.cfi_startproc
push rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
mov rbp, rsp
.cfi_def_cfa_register 6
sub rsp, 32
mov QWORD PTR -24[rbp], rdi
mov rax, QWORD PTR -24[rbp]
mov esi, 0
mov rdi, rax
mov eax, 0
call open@PLT
mov DWORD PTR -4[rbp], eax
cmp DWORD PTR -4[rbp], 0
jns .L8
lea rax, .LC0[rip]
mov rdi, rax
call puts@PLT
mov edi, 1
call exit@PLT
.L8:
mov eax, DWORD PTR -4[rbp]
leave
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc
.LFE7:
.size openfile, .-openfile
.globl fill_buffer
.type fill_buffer, @function
fill_buffer:
.LFB8:
.cfi_startproc
push rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
mov rbp, rsp
.cfi_def_cfa_register 6
sub rsp, 32
mov DWORD PTR -20[rbp], edi
mov rdx, QWORD PTR buffer_tail[rip]
lea rax, buffer[rip]
sub rdx, rax
mov eax, 1024
sub rax, rdx
mov QWORD PTR -8[rbp], rax
mov rdx, QWORD PTR -8[rbp]
mov eax, DWORD PTR -20[rbp]
lea rcx, buffer[rip]
mov rsi, rcx
mov edi, eax
call read@PLT
mov QWORD PTR -16[rbp], rax
cmp QWORD PTR -16[rbp], 1023
ja .L11
mov BYTE PTR iseof[rip], 1
.L11:
lea rdx, buffer[rip]
mov rax, QWORD PTR -16[rbp]
add rax, rdx
mov QWORD PTR buffer_tail[rip], rax
nop
leave
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc
.LFE8:
.size fill_buffer, .-fill_buffer
.globl find_second_word
.type find_second_word, @function
find_second_word:
.LFB9:
.cfi_startproc
push rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
mov rbp, rsp
.cfi_def_cfa_register 6
mov QWORD PTR -8[rbp], rdi
jmp .L13
.L14:
add QWORD PTR -8[rbp], 1
.L13:
mov rax, QWORD PTR -8[rbp]
movzx eax, BYTE PTR [rax]
cmp al, 32
jne .L14
add QWORD PTR -8[rbp], 1
mov rax, QWORD PTR -8[rbp]
pop rbp
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc
.LFE9:
.size find_second_word, .-find_second_word
.globl find_fullname_end
.type find_fullname_end, @function
find_fullname_end:
.LFB10:
.cfi_startproc
push rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
mov rbp, rsp
.cfi_def_cfa_register 6
lea rax, buffer[rip]
mov QWORD PTR -8[rbp], rax
jmp .L17
.L20:
add QWORD PTR -8[rbp], 1
.L17:
mov rax, QWORD PTR -8[rbp]
movzx eax, BYTE PTR [rax]
cmp al, 10
jne .L18
mov rax, QWORD PTR -8[rbp]
movzx eax, BYTE PTR [rax]
test al, al
jne .L19
.L18:
lea rax, buffer[rip+1024]
cmp QWORD PTR -8[rbp], rax
jb .L20
.L19:
lea rax, buffer[rip+1024]
cmp QWORD PTR -8[rbp], rax
jne .L21
mov eax, 0
jmp .L22
.L21:
mov rax, QWORD PTR -8[rbp]
.L22:
pop rbp
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc
.LFE10:
.size find_fullname_end, .-find_fullname_end
.globl pop_fullname
.type pop_fullname, @function
pop_fullname:
.LFB11:
.cfi_startproc
push rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
mov rbp, rsp
.cfi_def_cfa_register 6
sub rsp, 32
mov eax, 0
call find_fullname_end
add rax, 1
mov QWORD PTR -16[rbp], rax
lea rdx, buffer[rip]
mov rax, QWORD PTR -16[rbp]
sub rax, rdx
mov QWORD PTR -24[rbp], rax
mov QWORD PTR -8[rbp], 0
jmp .L24
.L25:
mov rdx, QWORD PTR -16[rbp]
mov rax, QWORD PTR -8[rbp]
add rax, rdx
movzx eax, BYTE PTR [rax]
lea rcx, buffer[rip]
mov rdx, QWORD PTR -8[rbp]
add rdx, rcx
mov BYTE PTR [rdx], al
mov rdx, QWORD PTR -16[rbp]
mov rax, QWORD PTR -8[rbp]
add rax, rdx
mov BYTE PTR [rax], 0
add QWORD PTR -8[rbp], 1
.L24:
mov eax, 1024
sub rax, QWORD PTR -24[rbp]
cmp QWORD PTR -8[rbp], rax
jb .L25
mov rax, QWORD PTR buffer_tail[rip]
mov rdx, QWORD PTR -24[rbp]
neg rdx
add rax, rdx
mov QWORD PTR buffer_tail[rip], rax
nop
leave
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc
.LFE11:
.size pop_fullname, .-pop_fullname
.section .rodata
.LC1:
.string "count: "
.LC2:
.string "\n"
.text
.globl print_count
.type print_count, @function
print_count:
.LFB12:
.cfi_startproc
push rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
mov rbp, rsp
.cfi_def_cfa_register 6
sub rsp, 32
mov QWORD PTR -24[rbp], rdi
mov edx, 8
lea rax, .LC1[rip]
mov rsi, rax
mov edi, 1
call write@PLT
jmp .L27
.L28:
mov rcx, QWORD PTR -24[rbp]
movabs rdx, -3689348814741910323
mov rax, rcx
mul rdx
shr rdx, 3
mov rax, rdx
sal rax, 2
add rax, rdx
add rax, rax
sub rcx, rax
mov rdx, rcx
mov eax, edx
add eax, 48
mov BYTE PTR -1[rbp], al
mov rax, QWORD PTR -24[rbp]
movabs rdx, -3689348814741910323
mul rdx
mov rax, rdx
shr rax, 3
mov QWORD PTR -24[rbp], rax
lea rax, -1[rbp]
mov edx, 1
mov rsi, rax
mov edi, 1
call write@PLT
.L27:
cmp QWORD PTR -24[rbp], 0
jne .L28
mov edx, 1
lea rax, .LC2[rip]
mov rsi, rax
mov edi, 1
call write@PLT
nop
leave
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc
.LFE12:
.size print_count, .-print_count
.globl get_name
.type get_name, @function
get_name:
.LFB13:
.cfi_startproc
push rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
mov rbp, rsp
.cfi_def_cfa_register 6
sub rsp, 40
mov QWORD PTR -40[rbp], rdi
lea rax, buffer[rip]
mov rdi, rax
call find_second_word
mov QWORD PTR -24[rbp], rax
mov rax, QWORD PTR -24[rbp]
mov QWORD PTR -8[rbp], rax
jmp .L30
.L31:
add QWORD PTR -8[rbp], 1
.L30:
mov rax, QWORD PTR -8[rbp]
movzx eax, BYTE PTR [rax]
cmp al, 32
jne .L31
cmp QWORD PTR -8[rbp], 0
jne .L32
mov eax, -1
jmp .L33
.L32:
mov QWORD PTR -16[rbp], 0
jmp .L34
.L35:
mov rdx, QWORD PTR -24[rbp]
mov rax, QWORD PTR -16[rbp]
add rax, rdx
mov rcx, QWORD PTR -40[rbp]
mov rdx, QWORD PTR -16[rbp]
add rdx, rcx
movzx eax, BYTE PTR [rax]
mov BYTE PTR [rdx], al
add QWORD PTR -16[rbp], 1
.L34:
mov rdx, QWORD PTR -24[rbp]
mov rax, QWORD PTR -16[rbp]
add rax, rdx
cmp rax, QWORD PTR -8[rbp]
jb .L35
mov eax, 0
.L33:
leave
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc
.LFE13:
.size get_name, .-get_name
.globl main
.type main, @function
main:
.LFB14:
.cfi_startproc
push rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
mov rbp, rsp
.cfi_def_cfa_register 6
sub rsp, 96
mov DWORD PTR -84[rbp], edi
mov QWORD PTR -96[rbp], rsi
mov rax, QWORD PTR -96[rbp]
add rax, 8
mov rax, QWORD PTR [rax]
mov rdi, rax
call openfile
mov DWORD PTR -12[rbp], eax
mov edx, 64
lea rax, name[rip]
mov rsi, rax
mov edi, 0
call read@PLT
mov QWORD PTR -8[rbp], 0
mov QWORD PTR -80[rbp], 0
mov QWORD PTR -72[rbp], 0
mov QWORD PTR -64[rbp], 0
mov QWORD PTR -56[rbp], 0
mov QWORD PTR -48[rbp], 0
mov QWORD PTR -40[rbp], 0
mov QWORD PTR -32[rbp], 0
mov QWORD PTR -24[rbp], 0
.L39:
mov eax, 0
call find_fullname_end
test rax, rax
jne .L37
mov eax, DWORD PTR -12[rbp]
mov edi, eax
call fill_buffer
.L37:
lea rax, -80[rbp]
mov rdi, rax
call get_name
lea rax, -80[rbp]
lea rdx, name[rip]
mov rsi, rdx
mov rdi, rax
call namecmp
test eax, eax
je .L38
add QWORD PTR -8[rbp], 1
.L38:
mov eax, 0
call pop_fullname
mov rdx, QWORD PTR buffer_tail[rip]
lea rax, buffer[rip]
cmp rdx, rax
jne .L39
mov rax, QWORD PTR -8[rbp]
mov rdi, rax
call print_count
mov eax, 0
leave
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc
.LFE14:
.size main, .-main
.ident "GCC: (Debian 14.2.0-6) 14.2.0"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits

View File

@ -1,292 +0,0 @@
global _start
%define STDIN 0
%define STDOUT 1
%define STDERR 2
%define RD_ONLY 00
%define FILE_BUF_SIZE 1024
section .data
buffer_tail_ptr dq file_buffer ; stores pointer to the end of the buffer for file
is_eof db 0 ; indicates if file ended
count dq 0 ; сколько имен нашлось
section .bss
name resb 128
real_name_len resb 1
name_size equ $-name
file_descriptor resq 1
file_buffer resb FILE_BUF_SIZE
section .text
%macro PRINT_STR 1
jmp %%run ; we define data right in code. It's not good, but ok for prototype
%%string db %1
%%string_len equ $-%%string
%%run:
mov rax, 1
mov rdi, STDOUT
mov rsi, %%string
mov rdx, %%string_len
syscall
%endmacro
%macro MPUSH 1-*
%rep %0
push %1
%rotate 1
%endrep
%endmacro
%macro MPOP_R 1-*
%rotate -1
%rep %0
pop %1
%rotate -1
%endrep
%endmacro
is_alpha: ; dl - symbol in ascii
xor al, al
cmp dl, 'A'
jl .exit
cmp dl, 'z'
jg .exit
; dl < 'Z' or dl > 'a'
cmp dl, 'Z'
jl .true
cmp dl, 'a'
jg .true
jmp .exit
.true:
mov al, 1
.exit:
ret
fill_buf: ; read bytes from file to buffer
MPUSH rdi, rsi, rcx, r11, rdx
mov rdi, [buffer_tail_ptr]
call buffer_left
mov rdx, rax
mov rax, 0
mov rdi, [file_descriptor]
mov rsi, [buffer_tail_ptr]
; mov rdx, FILE_BUF_SIZE
syscall
cmp rax, 0
jl file_read_error
add [buffer_tail_ptr], rax
cmp rax, FILE_BUF_SIZE
jg .exit
mov byte [is_eof], 1
.exit:
MPOP_R rdi, rsi, rcx, r11, rdx
ret
read_name: ; ask user for name he is searching for
MPUSH rax, rdi, rsi, rdx, rcx
mov rax, 0
mov rdi, STDIN
mov rsi, name
mov rdx, name_size
syscall ; returns number of read bytes
cmp rax, 0
jl read_error
test rax, rax
jz no_name_error ; if no bytes were read
mov [real_name_len], al
; if user didn't end output with CTRL+D, there will be one extra symbol
mov dl, [name + rax - 1]
call is_alpha ; check if last symbol is alpha
test al, al
jnz .exit
; if last symbol is \n or something simmilar, erase it
xor rdx, rdx
mov dl, byte [real_name_len]
mov byte [name + rdx - 1], 0 ; clear last char if non alpha
dec byte [real_name_len]
.exit:
MPOP_R rax, rdi, rsi, rdx, rcx
ret
are_names_equal: ; takes first fullname from buff and compares
MPUSH rcx, rsi, rdi
; jump to second word
mov rdi, file_buffer
mov rcx, FILE_BUF_SIZE
mov al, ' '
repne scasb ; Теперь мы указываем на символ второго слова
mov r8, rdi ; store for later
repne scasb ; Ищем второй пробел, чтобы определить границы второго слова
dec rdi ; Нашелся второй пробел. убавляем 1 чтобы указывать именно на него
sub rdi, r8 ; len
mov rax, rdi
cmp al, [real_name_len]
jnz .false ; if lenghts are different - already false
mov rdi, r8 ; return to pointer on second word
mov rsi, name
xor rcx, rcx
mov cl, [real_name_len]
repe cmpsb
jnz .false
.true:
mov rax, 1
jmp .exit
.false:
mov rax, 0
.exit:
MPOP_R rcx, rsi ,rdi
ret
buffer_left: ; counts free part of buffer
push rdi
mov rax, FILE_BUF_SIZE
sub rdi, file_buffer
sub rax, rdi
pop rdi
ret
pop_from_addr: ; frees buffer from one name until \n, takes 1 addr
push rbp
mov rbp, rsp
MPUSH rdx, rax
sub rsp, 24
mov [rbp-24], rdi ; char* start
call buffer_left
mov [rbp-16], rax ; * count
mov QWORD [rbp-8], 0 ; i
;loop
.loop:
; read byte from start[i]
mov rdx, [rbp-24]
mov rax, [rbp-8]
add rax, rdx
mov al, [rax]
; place to buffer[i]
mov rdx, [rbp-8]
add rdx, file_buffer
mov [rdx], al
; move zero to read position
mov rdx, [rbp-24]
mov rax, [rbp-8]
add rax, rdx
mov byte [rax], 0
inc qword [rbp-8]
; .cond:
mov rax, [rbp-8]
cmp rax, [rbp-16]
jb .loop
; update buffer_tail_ptr
mov rax, [rbp-24]
sub rax, file_buffer
sub [buffer_tail_ptr], rax
add rsp, 24
MPOP_R rcx, rax
pop rbp
ret
free_fullname:
MPUSH rcx, rdi, rax
mov rcx, FILE_BUF_SIZE
mov rdi, file_buffer
mov al, `\n`
repne scasb
call pop_from_addr
MPOP_R rcx, rdi, rax
ret
_start:
; --parse command_line arguments
push rbp
mov rbp, rsp
; --check if there is any args
mov rax, [rbp + 8]
cmp rax, 2
jl no_filepath
; --if argument specified, try to read path
mov rdi, [rbp + 8*3]
mov rax, 0x2 ; open file
mov rsi, RD_ONLY
xor rdx, rdx
syscall ; filepath already should be in rdi
mov [file_descriptor], rax
cmp rax, 0
jl file_open_error
; --asking user what name we are looking for
PRINT_STR `Input name you are looking for: `
call read_name
; -- find number of occurenses. HARDEST PART
.fill_buff_prefix:
call fill_buf
.name_cmp_loop:
mov rdi, name
call are_names_equal
test rax, rax
jz .no_increment
inc qword [count]
.no_increment:
call free_fullname
; iseof && buffer_tail_ptr == file_buffer
mov rax, [buffer_tail_ptr]
cmp rax, file_buffer
jne .name_cmp_loop
mov al, [is_eof]
test al, al
jz .fill_buff_prefix
;formatted output
mov rax, 1 ; write
mov rdi, STDOUT
mov rsi, name
mov rdx, [real_name_len]
syscall
PRINT_STR " ............... "
; printing number
mov rax, [count]
mov rbx, 10
xor rcx, rcx
.number_converting_loop:
xor rdx, rdx
div rbx
; push 1 byte to stack
add dl, '0' ; convert to ascii
dec rsp
mov [rsp], dl
inc rcx
test rax, rax
jnz .number_converting_loop
mov rax, 1
mov rdi, STDOUT
mov rsi, rsp
mov rdx, rcx
syscall
PRINT_STR `\n`
jmp exit
read_error:
PRINT_STR `Error while reading the name\n`
jmp exit
no_name_error:
PRINT_STR `No propper name given\n`
jmp exit
file_open_error:
PRINT_STR `Failed to open the file\n`
jmp exit
file_read_error:
PRINT_STR `Error while reading the file\n`
jmp exit
no_filepath:
PRINT_STR `You haven't specified a file to read from\n`
jmp exit
exit:
mov rax, 60
mov rdi, 0
syscall