시스템 프로그래밍 실습

ASSEMBLY 1

INTRODUCE• 컴퓨터 언어의 3 단계

– 기계어– 어셈블리어– 고급언어

• 어셈블리어– 인간이 이해 할 수 있는 문자열로 기계어와 1:1

대응관계를 이룸

ASSEMBLY LANGUAGE• 일반적인 어셈블리어 구성

– 라벨 (Label)– 연상기호 (Mnemonic)– 연산수 (Operand)

• 전형적인 구조

– eax 레지스터에 숫자 10 저장

movl $10, $eax

ASSEMBLY & C/C++• 어셈블리와 C/C++ 을 함께 사용하는 방법

1. 어셈블리 소스와 C/C++ 소스를 함께 컴파일- 일반적으로 어셈블리 파일은 *.s 확장자를 가짐- GCC 에서는 어셈블리 컴파일을 지원함

- gcc c_source.c asm_source.s 로 컴파일 가능

2. 어셈블리 오브젝트와 C/C++ 오브젝트를 함께 컴파일- GCC 로 각자의 *.o 파일을 만들어 함께 컴파일

3. 인라인 어셈블리 사용- C 소스코드 내부에 직접 어셈블리어 코드를 입력- 일반적인 어셈블리어와는 모양이 조금 다름

INLINE ASSEMBLY• 사용 목적

– C/C++ 로 할 수 없는 작업– 빠른 속도가 필요한 작업– 레지스터 사용을 직접 제어하기 위한 작업– 고급언어가 사용하지 못하는 프로세서 특정 명령 사용– 장치주소 등의 접근을 위한 커널 코드

INLINE ASSEMBLY• 인라인 어셈블리 구조

– 어셈블리 명령 (asms)– 출력 변수 (output)– 입력 변수 (input)– 값이 바뀌는 레지스터 (clobber)

• 문법

__asm__ __volatile__ (asms : output : input : clobber);

INLINE ASSEMBLY• 설명

__asm__• 다음에 나오는 것이 인라인 어셈블리어 임을 나타낸다 .• Gcc 에서는 asm 도 가능하지만 ANSI 에 __asm__ 으로

정의되어 있다

__volatile__• 최적화나 위치변화 등을 피하기 위해 사용된다 .• 이것이 없을 경우 컴파일러 최적화 시 버그가 발생할 수 있다

INLINE ASSEMBLY• 설명

– asms• 따옴표로 둘러싸인 어셈블리어 코드를 삽입• 코드 내에서 %x 와 같은 형태로 input, output 파라미터

사용

– output• “constraint” (variable) 형태의 리스트

– input• output 과 같음

– clobber• output, input 에는 명시되지 않지만 asms 를 실행해서

값이 변하는 것을 적음

INLINE ASSEMBLY• 변형 문법

– asms 는 반드시 있어야 하지만 output, input, clobber 는 각각 생략할 수 있음

– \n\t 의 사용

• 어셈블리어로 확인할 때 줄을 맞추어 두는 것이 디버깅에 좋다

__asm__ __volatile__ (asms : output); // input, clobber 생략

__asm__ __volatile__ (asms : : input : clobber); // output 생략

__asm__ __volatile__ (“movl %1 %0\n\taddl %2 %0”

: “=r” (out)

: “r” (x) “r” (y));

INLINE ASSEMBLY• Constraints

•'m' 아키텍처가 지원하는 모든 종류의 메모리 어드레스를 사용하는 오퍼랜드 •'o' 옵셋화 가능한 어드레스를 사용하는 메모리 오퍼랜드 •'V' 옵셋화 불가능한 어드레스를 사용하는 메모리 오퍼랜드 •'<' 자동 감소 ( 미리 감소하거나 나중에 감소한다 ) 어드레스용 메모리 오퍼랜드 •'>' 자동 증가 ( 미리 증가하거나 나중에 증가한다 ) 어드레스용 메모리 오퍼랜드 •'r' 일반 레지스터 사용 오퍼랜드 •'d', 'a', 'f', ... 시스템에 따른 레지스터를 나타내는 다른 오퍼랜드로 d, a, f 는 각각 68000/68020 에서 데이터 , 어드레스 , 플로팅 포인트 레지스터를 나타낸다 . •'i' immediate 정수 값을 나타내는 오퍼랜드 . 심볼로 된 상수도 여기에 해당한다 . •'n' immediate 정수 값으로 알려진 정수 값을 나타낸다 . 많은 시스템이 어셈블 할 때 한 워드 이하의 오퍼랜드용 상수를 지원하지 않으므로 'i' 보단 'n' 을 사용하는 것이 바람직하다 . •'I', 'J', 'K', ... 'P' 시스템에 따라 특정 범위 내의 값을 나타내는 오퍼랜드 . 68000 에선 'I' 가 1 에서 8 까지의 값을 나타낸다 . 이것은 시프트 명령에서 허용된 시프트 카운트의 범위다 . •'E' immediate 플로팅 오퍼랜드로 호스트와 같은 타겟 플로팅 포인트 포맷인 경우에만 사용 가능 . •'F' immediate 플로팅 오퍼랜드 . •'G', 'H' 특정 범위 내의 값을 나타내는 플로팅 오퍼랜드로 시스템에 따라 다르다 . •'s' 값이 명확히 정해지지 않은 immediate 정수를 나타내는 오퍼랜드 •'s' 값이 명확히 정해지지 않은 immediate 정수를 나타내는 오퍼랜드 . 's' 를 'i'? 대신 쓰는 이유는 좀더 좋은 코드를 만들어 낼 수도 있기 때문이다 . •'g' 특수 레지스터를 제외한 일반 레지스터 , 메모리 혹은 immediate 정수 중 아무것이나 나타내는 오퍼랜드 . •'0', '1', '2', ... '9' 같이 사용된 오퍼랜드의 번호를 나타냄 . •'p' 올바른 메모리 어드레스를 나타내는 오퍼랜드 . "load address" 와 "push address" 명령을 위한 것 . •'Q', 'R', 'S', ... 'U' Q 에서 U 까지의 문자는 시스템에 따라 변하는 여러 다른 오퍼랜드를 의미한다 .

INLINE ASSEMBLY• Modifier

•'=' 오퍼랜드가 쓰기 전용임을 나타냄 . 이전 값은 없어지고 새로운 값으로 교체됨 .

•'+' 읽기 , 쓰기 모두 가능 . '=' 는 보통 output 용 '+' 는 input/output 모두에 사용 가능하다 . 나머지 다른 모든 오퍼랜드는 input 전용으로 간주된다 .

•'&‘"earlyclobber" 오퍼랜드를 나타내고 input 오퍼랜드를 사용하는 명령이 끝나기 전에 변경 된다는 것을 의미한다 .그래서 input 오퍼랜드나 메모리 어드레스의 일부를 나타내는 레지스터엔 못 쓴다 .gcc 는 input 변수가 다 사용되고 나면 output 에 사용된다고 가정하기 때문에 input 에 사용된 변수가 output 과 같게 되고 또 output 이 input 보다 먼저 사용되는 경우가 발생할 수 있다 . 이런 경우를 막기 위해 output 에 사용된 변수가 input 이 모두 사용되기 전에 변경될 수도 있다고 알려줘야만 input 과 output 이 같아져 생기는 에러를 막을 수 있다 .

•'%' % 뒤에 따라오는 오퍼랜드로 대체 가능함을 나타낸다 . 직접 레지스터를 명시하고 사용할 때 %%eax 등과 같이 사용

•'#' # 이후의 쉼표가 나올 때 까지 모든 문자를 constraints 로 취급하지 않는다 .

EXAMPLE 1

.globl mainmain:

movl $10, %eaximull %eax, %eaxret

EXAMPLE 2#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main() {

int a, sum;a = 1;__asm__ __volatile__(

"movl %1, %0 \n\t" "addl %2, %0 \n\t" "addl %3, %0 \n\t" "addl %4, %0 \n\t" "addl %5, %0 " : “=g” (sum): “r” (a), “r” (a+1), “r” (a+2), “r” (a+3),

“r” (a+4));

printf("a=%d, sum=%d\n", a, sum); return 0; }