Программирование на ассемблере на платформе x86-64

[rpy3uH]

В данной книге речь идет о работе процессора в двух его основных режимах: защищенном режиме и 64-битном, который также называют long mode ("длинный режим"). Также помимо изложения принципов и механизмов работы процессора в защищенном и 64-битном режимах, речь пойдет о программировании на ассемблере в операционных системах семейства Windows, как в 32-битных, так и 64-битных версиях. Рассматривается не только разработка обычных приложений для операционных систем Windows, но и разработка драйверов на ассемблере. При написании книги уделялось большое внимание именно практической составляющей, т.е. изложение материала идет только по делу и только то, что необходимо знать любому системному и низко-уровневому программисту. Последний раздел книги посвящен принципам работы многопроцессорных систем, а также работе с расширенным программируемым контроллером прерываний (APIC).


Отрывок из введения книги

....
А теперь расскажем вкратце, о чём идёт речь в данной книге. О программировании на языке ассемблер написано немало книг, и придумать что-то новое, что было бы интересно читателю, – не самая лёгкая задача. При написании книги была поставлена цель: изложить тот материал, который либо трудно, либо попросту невозможно найти в русскоязычной технической литературе о языке ассемблер и работе процессора вообще.
В данной книге описывается работа процессора в двух его основных режимах: защищённом и 64-разрядном (который также называют long mode, или «длинный режим»). Книга посвящена программированию на ассемблере в этих режимах, включая программирование под операционными системами Windows, т. к. системы Windows работают в защищённом и 64-разрядном режимах.
Большинство книг об ассемблере рассказывают о режиме реальных адресов, а также о наборе команд ассемблера, который использовался в 1990-95 гг. С учётом того что подавляющее большинство современных операционных систем (Windows и UNIX) работают в защищённом и 64-разрядном режимах, большинство книг об ассемблере без преувеличения можно назвать устаревшими, поскольку они рассказывают о том режиме процессора, который уже почти не используется. Иногда даже удивляешься, что в высших учебных заведениях на занятиях, посвящённых архитектуре ЭВМ, изучают работу процессора в том режиме, который 20 лет как устарел, и при этом ничего не говорят про режим, в котором работают современные операционные системы. Данная книга поможет не только узнать, как работает процессор, но и изучить основные принципы разработки операционных систем.
После изложения принципов и механизмов работы процессора в защищённом и 64-битном режимах речь пойдёт о программировании на ассемблере в самых распространённых операционных системах, работающих в этих двух режимах, а именно системах семейства Windows – как в 32-битных, так и в 64-битных версиях. Будут рассмотрены не только создание обычных приложений для операционных систем Windows, но и разработка драйверов.
Последняя глава книги освещает принципы работы многопроцессорных систем, а также работу с расширенным программируемым контроллером прерываний.
При написании книги большое внимание уделялось практической составляющей. Здесь рассматривается только то, что необходимо знать любому системному программисту и программисту, разрабатывающему низкоуровневые приложения.
Книга построена так, чтобы приведённый в ней материал мог усвоить каждый интересующийся. Поэтому первая глава посвящена основам языка ассемблер – после её прочтения даже тот, кто никогда не сталкивался с ассемблером, получит хоть и не большой, но всё-таки фундамент для изучения следующих глав книги.
В каждом разделе (за исключением первой главы) есть как минимум один практический пример для закрепления изученного материала. Полный исходный код всех примеров книги можно найти на компакт-диске, прилагающемся к книге.

Обсуждение книги все коментарии не касающиеся ассемблера писать в той теме.

Просьба оставлять здесь коментарии только касающиеся тематики книги, недочётов, ошибок и "недоделок".

[Mikl___]

rpy3uH
Спасибо за книгу. Если интересно, вот обнаруженные неточности и опечатки, вдруг соберешься делать второе издание
стр 25 "Разумеется в защищенном режиме вместе с командой MOC" имеется в виду команда MOV
стр 29 "SAL - арифметический сдвиг влево. Команда полностью идентична команде SHL. Это одна и та же команда, только имена разные" код команды SAL -- D0Ex код команды SHL -- D0Fx просто некоторые трансляторы (MASM, TASM, FASM) по команде «SAL» генерируют код команды SHL, но это разные команды
стр 30. Работа с флагами процессора пропущена команда CMC (0F5h)
Работа со стеком "Операнд может иметь размер 2, 4, 8 байт в зависимости от режима; также он может быть сегментным регистром" следовало сказать о том, что команды POP CS в отличие от команд POP DS/ES/SS/FS/GS нет в природе и изменить текущий CS в программе можно только командами JMP FAR, RETF, IRET
стр 37-38 таблица 1.5 команды условных переходов сказано, что "JE то же, что и JZ" но тоже самое можно было написать про JC=JNAE=JB и т.п.
стр 38 "Иногда имеет смысл использовать команду TEST. Формат этой команды почти такой же, как и у команды CMP, но только в качестве второго операнда не может выступать значение памяти. Эта команда осуществляет операцию логического И" Стоило наверное написать, что CMP осуществляет операцию вычитания
стр 42 таблица 1.6. примеры сложения разных чисел и результаты
колонку "интерпретация для беззнаковых чисел и результаты" стоило делать на примере шестнадцатеричных чисел, тогда результат всегда выглядит верно

беззнак инерпр |знак интерпретация|результат
80h+80h=(1)00h | (-127)+(-127)=0  | CF=1 OF=1
40h+40h=80h    | 64+64=-128       | CF=0 OF=1
7Fh+1=80h      | 127+1=-128       | CF=0 OF=1
FCh+5=(1)01h   | (-4)+5=1         | CF=1 OF=0
60h+E0h=(1)40h | 96+(-32)=64      | CF=1 OF=0
C0h+C0h=(1)80h | (-64)+(-64)=-128 | CF=1 OF=0
C0h+BFh=(1)7Fh | (-64)+(-63)=127  | CF=1 OF=1
FFh+1=(1)00h   | (-1)+1=0         | CF=1 OF=0

единичка в скобках соответствует CF=1
флаг OF=1 только тогда, когда интерпретация для знаковых чисел выглядит "неверно" и чтобы не запутаться во флагах "переполнения" и "переноса" предлагается более простая формула:
S1 xor S2 xor SR xor CF = OF
где S1 и S2 значение знакового разряда операндов 1 и 2, а SR значение знакового разряда результата
стр 48 опечатка "OUTS/W/D" вместо "OUTSB/W/D"
стр 187 опечатка "LoadDriver:
invoke, 0, 0, SC_MANAGER_ALL_ACCESS" пропущена OpenSCManager

[rpy3uH]

Сообщение от Mikl___

rpy3uH
Спасибо за книгу. Если интересно, вот обнаруженные неточности и опечатки, вдруг соберешься делать второе издание

уже работаю над вторым изданием. но пока что-то всё у меня захрясло...

Сообщение от Mikl___

rpy3uH
стр 29 "SAL - арифметический сдвиг влево. Команда полностью идентична команде SHL. Это одна и та же команда, только имена разные" код команды SAL -- D0Ex код команды SHL -- D0Fx просто некоторые трансляторы (MASM, TASM, FASM) по команде «SAL» генерируют код команды SHL, но это разные команды

признаюсь, я сам об этом узнал только недавно при исследовании системы команд Intel

Сообщение от Mikl___

rpy3uH
стр 30. Работа с флагами процессора пропущена команда CMC (0F5h)
Работа со стеком "Операнд может иметь размер 2, 4, 8 байт в зависимости от режима; также он может быть сегментным регистром" следовало сказать о том, что команды POP CS в отличие от команд POP DS/ES/SS/FS/GS нет в природе и роль POP CS выполняют JMP FAR, RETF, IRET

спасибо, если честно не знал этого.

Сообщение от Mikl___

rpy3uH
стр 37-38 таблица 1.5 команды условных переходов сказано, что "JE то же, что и JZ" но тоже самое можно было написать про JC=JNAE=JB и т.п.

я тоже задумался над этим, но уже после выхода книги.

Сообщение от Mikl___

rpy3uH
стр 38 "Иногда имеет смысл использовать команду TEST. Формат этой команды почти такой же, как и у команды CMP, но только в качестве второго операнда не может выступать значение памяти. Эта команда осуществляет операцию логического И" Стоило наверное написать, что CMP осуществляет операцию вычитания

Сообщение от Mikl___

rpy3uH
стр 42 таблица 1.6. примеры сложения разных чисел и результаты
колонку "интерпретация для беззнаковых чисел и результаты" стоило делать на примере шестнадцатеричных чисел, тогда результат всегда выглядит верно
80h+80h=(1)00h
40h+40h=80h
7Fh+1=80h
FCh+5=(1)01h
60h+E0h=(1)40h
C0h+C0h=(1)80h
FFh+1=(1)00h единичка в скобках соответствует CF=1
флаг OF=1 только тогда, когда интерпретация для знаковых чисел выглядит "неверно" и чтобы не запутаться во флагах "переполнения" и "переноса" предлагается более простая формула S1 xor S2 xor SR xor CF = OF где S1 и S2 значение знакового разряда операндов 1 и 2, а SR значение знакового разряда результата

спасибо за формулу. но примеры с шестнадцатеричными числами выглядят как-то неоднозначно...

[RedCrystal]

Ранее, много лет назад, я несколько раз пробовал начать изучение с книги В.И. Юрова - не осилил...

Недавно купил указанную книгу Р.Аблязова. Начал читать, но пошла с большим скрежетом, точнее я бы сказал - совсем не пошла... (( Отложил, и взял Питера Абеля 5-е издание "Ассемблер и язык программирования для IBM PC" (купил вместе с Р.Аблязовым). Абель пошёл довольно таки легко... Форма изложения материала весьма понятна и доступна.

После Абеля попробую снова Р. Аблязова, т.к. Абель к сожалению пишет только об x86, а я надеюсь разобраться и с x64.

С уважением =RedCrystal=

[Пепел Феникса]

ну как бы прежде чем переходить в 64 битный код, нужно хоть основы подучить.
хотя я книгу не читал, не знаю как там с основами.

[Станислав1]

Книжка супер, пример, где включается APIC и настраиваются прерывания в защищёнке таймера и клавы я перевел на загрузчик и всё работало. Но добавить к примеру включение мышки PS/2 как делал для PIC не получилось. Если подскажите почему буду рад.

[Станислав1]

Вопрос отпал, после чтения количества аппорантых прерываний(ножек) у контроллера LAPIC сделал цикл для настройки их на вектора, после чего заработало не только 12е но и все 24.

[Kastaneda]

Здравствуйте!
Нашел в вашей книге ошибку, решил сообщить вам об этом, поиски привели меня на этот форум.
В листинге lmstructures.asm (sample 4.3) присутствует макрос

macro DEFINE_GATE64 selector, offset, IST, gate_type, DPL
{
	dd (offset and 0FFFFh) or (selector shl 16)
	dd (8000h or (DPL shl 13) or (gate_type shl 8) or IST) or ((offset shr 16) and 0FFFFh)
	dd (offset shr 32)
	dd 0
}

воспользовавшись им я неделю потратил на поиск ошибки в своем коде, пока не решил проверить правильность макроса (конечно сам виноват, надо проверять, что копипастишь)
Правильно должно быть так:

macro DEFINE_GATE64 selector, offset, IST, gate_type, DPL
{
	dd (offset and 0FFFFh) or (selector shl 16)
	dd (8000h or (DPL shl 13) or (gate_type shl 8) or IST) or (((offset shr 16) and 0FFFFh) shl 16) ; здесь нужен сдвиг влево
	dd (offset shr 32)
	dd 0
}

Все примеры из вашей книги успешно работают с этим макросом потому, что оффсет обработчика не превышает 2 байта (т.е. ((offset shr 16) and 0FFFFh) в результате дает ноль). А у меня оффсет был больше 2 байт, поэтому в результате получался не правильный дескриптор.

P.S. книга понравилась, описаны работы режимов и их отличия, чего не встретишь в другой литературе, где дают сухое описание инструкций. И пожалуй это единственное вменяемое описание long mode на русском языке.

[int16h]

Здравствуйте!
Данная книга мне показалась интересной!

Годится ли она, в качестве первого путеводителя в программинг под Win32/64 ?

п.с. основа (база) по асм'у (16 бит) имеется, т.е. не полный ноль

[rpy3uH]

Сообщение от int16h

З
Годится ли она, в качестве первого путеводителя в программинг под Win32/64 ?

Годится .