Das Assembler-Buch. Trutz Eyke Podschun. Grundlagen, Einführung und Hochsprachenoptimierung

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1 Trutz Eyke Podschun Das Assembler-Buch Grundlagen, Einführung und Hochsprachenoptimierung ^ ADDISON-WESLEY An imprint of Pearson Education Deutschland GmbH München Boston San Francisco Harlow, England Don Mills, Ontario Sydney Mexico City Madrid Amsterdam

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort Einleitung Teil 1: Einführung in die Assembler- Programmierung 1 Assembler-Bef ehle - Oder: was macht ein Compiler mit»i := 0«? 1.1 CPU-Operationen Arithmetische Operationen Logische Operationen Operationen zum Datenvergleich Bitorientierte Operationen Operationen zum Datenaustausch Operationen zur Datenkonvertierung Verzweigungen im Programmablauf: Sprungbefehle Andere bedingte Operationen Programmunterbrechungen durch Interrupts/Exceptions Instruktionen zur gezielten Veränderung des Flagregisters Operationen mit»strings« Präfixe Adressierungs-Befehle Spezielle Befehle, < rl Verwaltungs-(System-)Befehle Obsolete Befehle Privilegierte Befehle CPU-Exceptions 1.2 FPU-Operationen Grundlegende arithmetische Operationen

3 1.2.2 Trigonometrische Operationen Andere transzendente Operationen Operationen zum Datenvergleich und s Datenklassifizierung Operationen zum Datenaustausch Operationen zur Datenkonversion Verwaltungsbefehle Obsolete Operationen FPU-Exceptions r FPU-Emulation 1.3 SEMD-Operationen SIMD, die Erste: MMX MMX-Exceptions MMX-Emulation SEMD, die Zweite: SSE SIMD, die Dritte: SSE Exceptions unter SSE/SSE Sind die SIMD verfügbar? DNow!, die Erste: das AMD-SSE DNow!, die Zweite: das AMD-SSE DNow!, die Dritte: das Intel-SSE Exceptions unter 3DNow!, 3DNow!-X und 3DNow! Professional Ist 3DNow! verfügbar? 2 Hintergründe und Zusammenhänge 2.1 Stack Der Stack - ein Stapel Daten Stack frames - Verwaltung eines Stapels Stack Switching 2.2 Speicherverwaltung Speicherorganisation Segmente Die Betriebsmodi des Prozessors Segmenttypen, Gates und ihre Deskriptoren Deskriptorentabellen Selektoren Hardwareunterstützung für Deskriptoren und Deskriptortabellen

4 Inhaltsverzeichnis Zugriffe auf den Speicher: Von Adressen und Adressräumen Beziehungskisten: Von der effektiven zur logischen Adresse u Speichersegmentierung: Von der logischen zur virtuellen Adresse, Paging: Von der virtuellen zur physikalischen Adresse Auslagerungsdatei Das 32-Bit-Betriebssystem Windows Multitasking Schutzmechanismen Schutzmechanismen im Rahmen der Speichersegmentierung Schutzmechanismen bei Zugriff auf die Peripherie Exceptions und Interrupts Interrupts Exceptions Interrupt-Behandlung Emulation von Exceptions CPU-Exceptions FPU-Exceptions SIMD-Realzahl-Exceptions Interrupts und Exceptions im Real und Virtual 8086 Mode, ^ r Teil 2: Erzeugung und Verwendung von Assemblermodulen Der Stand-Alone-Assembler Vorbemerkungen Datenbezeichnungen Symbole Expression Qualifizierte Typen Beispiele Direktiven Direktiven zur Datendeklaration Direktiven zur Typ-Deklaration Direktiven zur Symboldeklaration Direktiven zur Daten- und Codeausrichtung ) H-.

5 8 Inhaltsverzeichnis Direktiven zur Deklaration und Nutzung von Prozeduren Direktiven zu Scope und Sichtbarkeit Vollständige Segmentkontrolle Vereinfachte Segmentkontrolle Direktiven zur bedingten Steuerung des Programmablaufs '* Makros Bedingte Assemblierung Direktiven zur Steuerung von Listings Direktiven zur Anwahl des Befehlssatzes Interaktion mit dem Programmierer Assembler-Einstellungen Verschiedenes Operatoren Operatoren in Ausdrücken Operatoren für Strings Run-Time-Operatoren Operatoren in Makros Vordefinierte Symbole Vordefinierte String-Symbole (Textmakros) Vordefinierte Symbole (Numerische Makros) Makros zur Verwaltung von Strings TASM-Symbole für OOP Assemblermodule in Hochsprachen Erzeugung des Assembler-Quelltextes Assemblierung zum OBJ-File Einbindung in Hochsprachen Aufrufkonventionen Übergabekonventionen FAR und NEAR - eine Frage des Standpunktes Tabus Assembler und die strukturierte Ausnahmebehandlung (SEH) Der Integrierte Assembler Programmierung mit dem Inline-Assembler Inline-Assembler und die strukturierte Ausnahmebehandlung (SEH) j jl- j >

6 Inhaltsverzeichnis 9 Teil 3 >: Anhang 5 " Anhang Definitionen und Erläuterungen Befehlssemantik Adress- und Operandengrößen Mnemonics, Befehlssequenzen, Opcodes und Microcode Anwendungen, Programme, Module, Tasks, Prozesse und Threads»Unscharfen«und Ungenauigkeiten in diesem Buch Datenformate»Little-Endian«- und»big-endian«-format Binäre Zahlendarstellung und Hexadezimalsystem Elementardaten Gepackte Daten Erweiterte Elementardaten Gegenüberstellung der verschiedenen Datenbezeichnungen Speicheradressierung Ports Befehls-Decodierung Decodierung des/der Präfixe(s) Decodierung des Opcodes Decodierung eines ModR/M- und ggf. eines SIB-Byte Decodierung einer Adresse oder Konstanten Tabellen zur Single-Instruction-Multiple-Data- Technologie (SIMD) Unter SIMD auf Intel-Prozessoren verfügbare Datenformate Unter SIMD auf Intel-Prozessoren verfügbare Instruktionen < Unter SIMD auf AMD-Prozessoren verfügbare Datenformate Unter SIMD auf AMD-Prozessoren verfügbare :, Instruktionen Entsprechungen und Unterschiede der Intel- und e AMD-SIMD-Befehle Weitere Register der CPU Kontroll-Register Debug-Register

7 10 Inhaltsverzeichnis Modellspezifische Register (MSRs) FPU-, MMX- und XMM-Umgebung Historie Pentium 4 Pentium HI, Xeon Pentium II, Pentium II Xeon, Celeron Pentium Pro Pentium / / / / Bit-Protected-Mode Verzeichnis der Abbildungen und Tabellen Abbildungen Tabellen, «^ ASCH- und ANSI-Tabelle Stichwortverzeichnis ;. *';...- * "t f., :;,-Ä i'j,'- >; >.' i TU,' ' ;