ASSEMBLY Cleivson Arruda csa 3cin ufpe br cleivson

ASSEMBLY Cleivson Arruda csa 3@cin. ufpe. br / cleivson. tb@gmail. com

Assembly é uma linguagem de baixo nível, chamada freqüentemente de “linguagem de montagem” É uma linguagem considerada difícil, principalmente porque o programador precisa conhecer a estrutura da máquina para usá-la Assembly

A linguagem Assembly é atrelada à arquitetura de uma certa CPU, ou seja, ela depende completamente do hardware Cada família de processador tem sua própria linguagem assembly (Ex. X 86, ARM, SPARC, MIPS) Por essa razão Assembly não é uma linguagem portável, ao contrário da maioria das linguagens de alto nível Assembly

Antes do assembly: ◦ adição do microprocessador de sinal digital (DSP) TMS-320 C 54 x da Texas Instruments 0000000 SIAAAAAAA ◦ instrução de adição dos computadores B-200, B -300 e B-500 da Burroughs Corporation: Campo: O M N AAA BBB CCC Código: 1 2 3 100 200 300 Assembly

As primeiras linguagens Assembly surgiram na década de 50, na chamada segunda geração das linguagens de programação A segunda geração visou libertar os programadores de dificuldades como lembrar códigos numéricos e calcular endereços Assembly - História

Assembly foi muito usada para várias aplicações até os anos 80, quando foi substituída pelas linguagens de alto nível Isso aconteceu principalmente pela necessidade de aumento da produtividade de software Assembly - História

Atualmente Assembly é usada para manipulação direta de hardware e para sistemas que necessitem de performance crítica Device drivers, sistemas embarcados de baixo nível e sistemas de tempo real são exemplos de aplicações que usam Assembly - História

A linguagem Assembly é de baixo nível, porém ainda precisa ser transformada na linguagem que a máquina entende Quem faz isso é o Assembler. O Assembler é um utilitário que traduz o código Assembly para a máquina Assembly - Assembler

Exemplo: Antes -> mov al, 061 h (x 86/IA-32) Depois -> 101100001 Assembly - Assembler

Byte, Word e Dword são blocos de dados básicos. O processador trabalha com o tamanho de dados adequados para executar as instruções Um byte possui 8 bits, um word possui 16 bits ou 2 bytes e um dword possui 32 bits ou 4 bytes Assembly - Fundamentos

Em Assembly é comum representar os números na forma hexadecimal. Isso acontece porque é interessante visualizar o número na forma de dados A representação hexadecimal facilita o tratamento de números muito grandes e permite saber quais bits estão “ligados” ou “desligados” Assembly - Fundamentos

Um algarismo hexadecimal pode ser representado por quatro algarismos binários Logo um byte pode ser representado como dois números hexa, um word como quatro números hexa e um dword como oito números hexa Assembly - Fundamentos

Binário Hexa Decimal Tipo 10000000 80 128 byte 8001 32. 769 word 1111111 11 FFFF 65. 535 word 11111111111111 FFFF 4. 294. 967. dword 295 10000000 01 Assembly - Fundamentos

Registradores são áreas especiais dentro do processador que são mais rápidas que operandos de memória. Como vamos trabalhar com o processador Intel, existem apenas 8 registradores de uso geral Assembly - Registradores

São eles: EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, ESP, EBP Os registradores ESP e EBP só devem ser usados preferencialmente para trabalhar com a pilha Assembly - Registradores

Assembly - Registradores Nos registradores de uso geral (Exceto ESI e EDI) é permitido usar três modos de acesso diferentes, ilustrados pela figura abaixo:

EAX -> Chamado de “Acumulador”, geralmente é usado para operações aritméticas e para guardar resultados EBX -> Chamado de “Base”, geralmente é usado para armazenar dados em geral e para endereços de memória Assembly - Registradores

ECX -> Chamado de “Contador”, como o nome já diz é usado como contador, principalmente para controlar loops EDX -> Chamado de registrador de dados, é usado geralmente para guardar o endereço de uma variável na memória Assembly - Registradores

ESI e EDI -> Respectivamente “Source Index” e “Destination Index”, são menos usados do que os registradores descritos anteriormente. Geralmente usa-se ESI e EDI para movimentação de dados, com ESI guardando o endereço fonte de uma variável e EDI guardando o endereço destino. Não podem ser acessados em nível de Byte. Assembly - Registradores

ESP e EBP -> Respectivamente “Stack Pointer” e “Base Pointer”, só devem ser usados para manipulação da pilha. O Registrador ESP guarda a referência para o topo da pilha, enquanto o registrador EBP é usado para “andar” pela pilha Assembly - Registradores

Entre os registradores que não são de uso geral, existe um registrador muito relevante para o programador, o registrador flags Através do registrador flags podemos saber se dois valores são iguais, se um é maior que outro ou se um valor é negativo, além de outras informações Assembly - Registradores

Assembly - Registradores O => Overflow D => Direction I => Interrupt Enable T => Trap S => Signal

Assembly - Registradores Z A P C => Zero => Auxiliar Carry => Parity => Carry

Todos os programas fazem uso da pilha em tempo de execução, porém nas linguagens de alto nível não é preciso se preocupar com o funcionamento da pilha Já em Assembly, o programador precisa saber trabalhar com a pilha, pois ela é uma ferramenta importante Assembly - Pilha

A pilha é uma área de dados existente na memória em tempo de execução, na qual seu programa pode armazenar dados temporariamente O processador é rápido no acesso à pilha, tanto para escrever quanto para ler Assembly - Pilha

As principais funcionalidades da pilha são: - Preservar valores de registradores em funções - Preservar dados da memória - Transferir dados sem usar registradores - Reverter a ordem de dados - Chamar outras funções e depois retornar - Passar parâmetros para funções Assembly - Pilha

push push ax bx cx dx ds es di si pusha push es, ds popa pop es, ds Assembly – Exemplo Pilha

Movimentação de dados: - mov destino, fonte (Sintaxe Intel) - mov fonte, destino (Sintaxe AT&T) Obs: Nas instruções AT&T, é necessário informar o tamanho do dado com que se está trabalhando Assembly - Instruções

Intel AT&T mov eax, 1 movl $1, %eax mov ebx, 0 ffh movl $0 xff, %ebx mov eax, [ebx] movl (%ebx), %eax mov eax, [ebx+3] movl 3(%ebx), %eax Assembly - Instruções

Instrução de soma: - add destino, fonte (Sintaxe Intel) Exemplo: add eax, [ebx+ecx] - add fonte, destino (Sintaxe AT&T) Exemplo: addl (%ebx, %ecx), %eax Assembly - Instruções

Instrução de subtração: - sub destino, fonte (Sintaxe Intel) Exemplo: sub eax, ebx - sub fonte, destino (Sintaxe AT&T) Exemplo: subl %ebx, %eax Assembly - Instruções

Instruções de operações lógicas: - and/or/xor destino, fonte (Sintaxe Intel) Exemplo: and ax, bx - and/or/xor fonte, destino (Sintaxe AT&T) Exemplo: andw %bx, %ax Assembly - Instruções

Instrução de comparação: - cmp operando 1, operando 2 (Sintaxe Intel) Exemplo: cmp 08 h, eax - cmp operando 1, operando 2 (Sintaxe AT&T) Exemplo: cmp $0 x 8, %eax Assembly - Instruções

Instruções de jump: “Pulo” incondicional: - jmp [100] (Sintaxe Intel) - jmp eax (Sintaxe Intel) - jmp *100 (Sintaxe AT&T) - jmp *%eax (Sintaxe AT&T) Assembly - Instruções

“Pulo” condicional: - je [100] (Sintaxe Intel) - jne eax (Sintaxe Intel) - je *100 (Sintaxe AT&T) - jne *%eax (Sintaxe AT&T) Assembly - Instruções

Instruções de manipulação da pilha: - push eax (Sintaxe Intel) - push %eax (Sintaxe AT&T) - pop eax (Sintaxe Intel) - Pop %eax (Sintaxe AT&T) Assembly - Instruções

O código Assembly é dividido em seções. As principais seções no Linux são: - section. data -> A seção. data é usada para declarar variáveis inicializadas. Porém essas “variáveis” não mudam no decorrer do programa. Essa seção é usada geralmente para definir nomes de arquivos, constantes, entre outros. Assembly - Seções

- Exemplo: section. data mensagem: db 'Hello world!' msglength: equ 12 Assembly - Seções

- section. bss -> É a seção usada para declarar as variáveis do programa - Exemplo: section. bss nomearq: resb 230 ; Reserva 230 bytes numero: resb 1 ; Reserva 1 byte array: resw 10 ; Reserva 10 words Assembly - Seções

- section. text -> Essa é a seção onde o código do programa é escrito - Exemplo: section. text global _start: . . Assembly - Seções

Interrupções são chamadas ao processador requisitando um serviço O nome interrupção vem do fato de que o processador tem sua atividade atual interrompida quando recebe um sinal de chamada Assembly - Interrupções

Quando isso acontece, o processador salva o processo atual e executa a rotina daquela interrupção Após a execução da rotina, que geralmente está armazenada em uma tabela na memória RAM, o processador retorna ao processo em que estava anteriormente Assembly - Interrupções

Para se chamar uma interrupção no Linux, é feito o seguinte processo: - Coloca-se o número da interrupção no registrador EAX - Coloca-se os argumentos requeridos pela interrupção nos devidos registradores - Chama-se a interrupção O resultado geralmente será retornado em EAX Assembly - Interrupções

- Exemplo (Sintaxe Intel): mov eax, 1 ; Interrupção Exit mov ebx, 0 ; Argumento em EBX int 80 h ; Chamada da interrupção - Exemplo (Sintaxe AT&T): movl $1, %eax movl $0, %ebx int $0 x 80 Assembly - Interrupções

Assembly - Interrupções

Um programa é constituido por várias regiões de memória. ◦ Pilha ◦ Heap ◦ Código ◦ Dados Assembly – Organização do Programa

Hello World (Sintaxe Intel) section. data hello: db 'Hello world!', 10 ; A string 'Hello World!‘ e um linefeed hello. Lenght: equ $-hello ; Tamanho da string hello section. text global _start: mov eax, 4 ; Interrupção de escrita (sys_write) mov ebx, 1 ; Argumento que indica modo de escrita mov ecx, hello ; Argumento que indica o endereço da string mov edx, hello. Lenght ; Argumento que indica o tamanho da string int 80 h ; Chamada da interrupção mov eax, 1 ; Interrupção exit (sys_exit) mov ebx, 0 ; Argumento da interrupção int 80 h ; Chamada da interrupção Assembly - Exemplo

Hello World (Sintaxe AT&T) . data hello: . string "Hello World!n". text. globl main: mov $4, %eax mov $1, %ebx mov $hello, %ecx mov $13, %edx int $0 x 80 mov $1, %eax mov $0, %ebx int $0 x 80 Assembly - Exemplo

. stack. data include arquivo 1. asm include arquivo 2. asm. code start: include arquivo 3. asm end start Assembly - Include

. data arquivo 1 arquivo 2 arquivo 3 arquivo 4 arquivo 5 arquivo 6 arquivo 7 arquivo 8 db db 'dat/arquivo 1' 'dat/arquivo 2' 'dat/arquivo 3' 'dat/arquivo 4' 'dat/arquivo 5' 'dat/arquivo 6' 'dat/arquivo 7' 'dat/arquivo 8' , , , , 0 0 0 0 Assembly – Carregar Arquivos

. text call Nome. Procedimento PROC NEAR mov ax, 0 x 0 F; ret Nome. Procedimento ENDP Assembly - Procedimentos

Exemplo mov ah, 0 mov al, 13 h int 10 h ; modo video 320*200 Video Display Area (RAM) ◦ A 000 -> gráficos de alta resolução ◦ B 000 ◦ B 800 Assembly – Interrupção de Vídeo

www. cin. ufpe. br/~clac/infra_de_software http: //www. wagemakers. be/english/doc/vga http: //www. scribd. com/doc/13290971/INTERRUPCOES http: //maven. smith. edu/~thiebaut/Art. Of. Assembly/artof asm. html http: //www. xs 4 all. nl/~smit/asm 04001. htm#vga http: //arapaho. nsuok. edu/~kingw/CS 3173/Chapter 9. ht m http: //burks. bton. ac. uk/burks/language/asmtut/as m 8. htm Assembly – Referências