Assembly Basic - BoB

06 Jul 2019

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주의사항 본 자료는 복습을 위한 Review 자료이며, 문제 시 삭제됩니다.

1. Assembly ?

* 프로그래밍 언어 중 하나.
* 기계어와 일대일 대응.
* 기계어는 CPU의 ISA마다 따라 다르기 때문에 명령어 규격이 없음.
ISA : 명령어 집합 구조 (Instruction Set Architecture)

Flowchart

Binary Code -> Hex Code -> Assembly

본 자료에서는 Intel 문법을 사용함.
Intel 메뉴얼 참고자료 : https://software.intel.com/en-us/articles/intel-sdm

2. Ubuntu Linux에서 실제 어셈블과 링킹을 해보자.

Flowchart

실습 환경 : NASM(Netwide Assembler)과 gcc가 설치된 Ubuntu Linux.

Test

#test.asm
global _start

section .text
_start:
	push rbp
	mov rbp, rsp
	
	mov rsp,rbp
	ret

해당 파일을 작성한 후,

nasm -felf64 test.asm

명령을 이용하여 어셈블 해준 다음

ld -o test test.o

명령을 이용하여 링킹해준다.

그렇게하면 test파일과 test.o파일이 생성된다.
test파일을 실행해보면 아래와 같이 세그먼트 오류가 나는 것을 확인할 수 있다.

Segmentation fault (core dumped)

Hello World

#hello.asm
global _start

section .text
_start :
	mov rax, 1
	mov rdi, 1
	mov rsi, message
	mov rdx, 14
	syscall
	mov rax, 60
	xor rdi, rdi
	syscall

section .data
message: db "Hello, World!", 10

위의 파일을 작성하고, test와 마찬가지로 어셈블과 링킹을 해주고, Hex Code를 확인해보자.

objdump -M intel -d hello

명령을 실행해보면 다음과 같은 Hex Code를 확인할 수 있다.

hello:     file format elf64-x86-64


Disassembly of section .text:

00000000004000b0 <_start>:
  4000b0:	b8 01 00 00 00       	mov    eax,0x1
  4000b5:	bf 01 00 00 00       	mov    edi,0x1
  4000ba:	48 be d8 00 60 00 00 	movabs rsi,0x6000d8
  4000c1:	00 00 00 
  4000c4:	ba 0e 00 00 00       	mov    edx,0xe
  4000c9:	0f 05                	syscall 
  4000cb:	b8 3c 00 00 00       	mov    eax,0x3c
  4000d0:	48 31 ff             	xor    rdi,rdi
  4000d3:	0f 05                	syscall 

Hex Code를 보면 rax를 사용했지만 eax가 사용된 것을 확인할 수 있는데, 이 부분은 레지스터가 알아서 사이즈 조절을 한 것이다.

3. 레지스터

* 하드웨어적으로 구현됨.
* 이름 변경 불가
* CPU 종류별로 레지스터 이름이 다 다르다.
* 레지스터 이름별로, 용도가 다 다르다.

4. x64 레지스터

x64 레지스터의 전체 구조

RAX	함수 반환값에 사용
RBX	메모리 주소 지정. RSI, RDI와 함께
RCX	loop counter로 사용
RDX
RBP	현재 함수의 Base Pointer
RSI	문자열 관련 Instruction 사용 시, Source
RDI	문자열 관련 Instruction 사용 시, Destination
RSP	현재 스택 최상위를 가리킴. Push/Pop에 의해 항상 바뀜.
RIP	다음에 수행될 코드 영역을 가리키고 있음.

x64 레지스터 Accumulatar

RBX, RCX, RDX도 위와 같다.
RSI는 esi(32), si(16), sil(8)이다.
R8은 r8d(32), r8w(16), r8b(8)이다.

참조

MIPS 레지스터

ARM core 레지스터

5. x64 레지스터 명령어

* 중요 명령어
| PUSH/POP | 스택 최상위에 값 넣음; RSP 레지스터 증가.
스택 최상위에서 값 빼옴; RSP 레지스터 감소. |
| ADD/SUB/MUL/DIV | 더하기/빼기/곱하기/나누기.
eflags에 상당한 영향을 주는 명령어. |

| MOV | 값 이동 |
| LEA | 주소 이동 |
| CMP | 비교 |
| TEST | 비교 |
| JMP | JMP 다음에 오는 LABEL, 프로시저로 이동 |
| CALL | CALL 다음에 있는 주소를 호출.
CALL 다음 명령어 주소를 스택에 PUSH함. |
| RET | RSP가 가리키고 있는 값으로 점프.
==> 스택 최상위 값으로 JUMP.
==> RSP를 8 증가시킨다. |
| JZ | JZ, JE, JLE, JGE, JL, JG, JS, JNS |
| REP | 다른 명령어 앞에.
RCX 레지스터를 1씩 감소시키면서 문자열 관련 명령어를 처리. |
| STOS | AX를 EDI가 가리키는 주소에 넣음.
rep stos byte ptr [EDI] |
| SCAS | AX에 저장되있는 값과 EDI가 가리키는 곳에 저장된 값을 비교. |

6. Stack(스택)

* 함수 호출
* 지역 변수 저장 및 사용
* 함수 인자 전달(7번째 인자부터)
* ...

스택관련 레지스터

RSP
 * 항상 스택 최상위.
 * PUSH/POP에 의해 증감.

RBP
 * 현재 변수 안에서 변수들의 기준점이 됨.

중요 레지스터

Return Address a.k.a RET(Instruction 아님.)
  * 함수 종료 후, 돌아갈 주소

(Stack||Saved) Frame Pointer a.k.a SFP
  * Caller함수의 RBP 값을 가짐.