A linguagem ASSEMBLY

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1 A linguagem ASSEMBLY

2 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

3 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. X86, ARM, SPARC, MIPS) Por essa razão Assembly não é uma linguagem portável, ao contrário da maioria das linguagens de alto nível Assembly

4 Antes do assembly: adição do microprocessador de sinal digital (DSP) TMS-320C54x da Texas Instruments SIAAAAAAA instrução de adição dos computadores B-200, B-300 e B-500 da Burroughs Corporation: Campo: O M N AAA BBB CCC Código: Assembly

5 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

6 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

7 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 Assembly - História

8 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

9 Exemplo: Antes -> mov al, 061h (x86/ia-32) Depois -> Assembly - Assembler

10 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

11 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

12 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

13 Binário Hexa Decimal Tipo byte word FFFF word FFFFFFFF dword Assembly - Fundamentos

14 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

15 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

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

17 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

18 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

19 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

20 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

21 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

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

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

24 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

25 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

26 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

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

28 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

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

30 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

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

32 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

33 Instrução de comparação: - cmp operando1, operando2 (Sintaxe Intel) Exemplo: cmp 08h, eax - cmp operando1, operando2 (Sintaxe AT&T) Exemplo: cmp $0x8, %eax Assembly - Instruções

34 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

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

36 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

37 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

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

39 - 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

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

41 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

42 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

43 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

44 - Exemplo (Sintaxe Intel): mov eax,1 ; Interrupção Exit mov ebx,0 ; Argumento em EBX int 80h ; Chamada da interrupção - Exemplo (Sintaxe AT&T): movl $1,%eax movl $0, %ebx int $0x80 Assembly - Interrupções

45 Assembly - Interrupções

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

47 Hello World (Sintaxe Intel) section.data hello: db 'Hello world!',10 ; A string 'Hello World! e um linefeed hellolenght: equ $-hello ; Tamanho da string hello section.text global _start _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,hellolenght ; Argumento que indica o tamanho da string int 80h ; Chamada da interrupção mov eax,1 ; Interrupção exit (sys_exit) mov ebx,0 ; Argumento da interrupção int 80h ; Chamada da interrupção Assembly - Exemplo

48 Hello World (Sintaxe AT&T).data hello:.string "Hello World!\n".text.globl main main: mov $4,%eax mov $1,%ebx mov $hello,%ecx mov $13,%edx int $0x80 mov $1,%eax mov $0,%ebx int $0x80 Assembly - Exemplo

49 .stack.data include arquivo1.asm include arquivo2.asm.code start: include arquivo3.asm end start Assembly - Include

50 .data arquivo1 db 'dat/arquivo1', 0 arquivo2 db 'dat/arquivo2', 0 arquivo3 db 'dat/arquivo3', 0 arquivo4 db 'dat/arquivo4', 0 arquivo5 db 'dat/arquivo5', 0 arquivo6 db 'dat/arquivo6', 0 arquivo7 db 'dat/arquivo7', 0 arquivo8 db 'dat/arquivo8', 0 Assembly Carregar Arquivos

51 .text call NomeProcedimento NomeProcedimento PROC NEAR mov ax, 0x0F; ret NomeProcedimento ENDP Assembly - Procedimentos

52 Exemplo mov ah, 0 mov al, 13h ; modo video 320*200 int 10h Video Display Area (RAM) A000 -> gráficos de alta resolução B000 B800 Assembly Interrupção de Vídeo

53 artofasm.html Chapter9.htm asm8.htm Assembly Referências

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