linux内核中常用的汇编

AT&T汇编语言的相关知识

   在Linux源代码中，以.S为扩展名的文件是“纯”汇编语言的文件。这里，我们结合具体的例子再介绍一些AT&T汇编语言的相关知识。

   1．GNU汇编程序GAS（GNU Assembly和连接程序

当你编写了一个程序后，就需要对其进行汇编（assembly）和连接。在Linux下有两种方式，一种是使用汇编程序GAS和连接程序ld，一种是使用gcc。我们先来看一下GAS和ld:

GAS把汇编语言源文件（.o）转换为目标文件（.o），其基本语法如下：

as filename.s -o filename.o

一旦创建了一个目标文件，就需要把它连接并执行，连接一个目标文件的基本语法为：

ld filename.o -o filename

 

这里 filename.o是目标文件名，而filename 是输出(可执行) 文件。

GAS使用的是AT&T的语法而不是Intel的语法，这就再次说明了AT&T语法是Unix世界的标准，你必须熟悉它。

 

如果要使用GNC的C编译器gcc，就可以一步完成汇编和连接，例如：

 

gcc -o example example.S

   

   这里，example.S是你的汇编程序，输出文件（可执行文件）名为example。其中，扩展名必须为大写的S，这是因为，大写的S可以使gcc自动识别汇编程序中的C预处理命令，像#include、#define、#ifdef、 #endif等，也就是说，使用gcc进行编译，你可以在汇编程序中使用C的预处理命令。

2.  AT&T中的节（Section）

     在AT&T的语法中，一个节由.section关键词来标识，当你编写汇编语言程序时，至少需要有以下三种节：

.section .data： 这种节包含程序已初始化的数据，也就是说，包含具有初值的那些变量，例如：

              hello     : .string "Hello world!\n"

              hello_len : .long 13

 .section .bss：这个节包含程序还未初始化的数据，也就是说，包含没有初值的那些变量。当操作

  系统装入这个程序时将把这些变量都置为0，例如：

 

      name      : .fill 30   # 用来请求用户输入名字

             name_len  : .long  0   # 名字的长度 (尚未定义)

       当这个程序被装入时，name 和 name_len都被置为0。如果你在.bss节不小心给一个变量赋了初值，这个值也会丢失，并且变量的值仍为0。

使用.bss比使用.data的优势在于，.bss节不占用磁盘的空间。在磁盘上，一个长整数就足以存放.bss节。当程序被装入到内存时，操作系统也只分配给这个节4个字节的内存大小。 

注意：编译程序把.data和.bss在4字节上对齐（align），例如，.data总共有34字节，那么编译程序把它对其在36字节上，也就是说，实际给它36字节的空间。

.section .text ：这个节包含程序的代码，它是只读节，而.data 和.bss是读／写节。

 

3．汇编程序指令（Assembler Directive）

    上面介绍的.section就是汇编程序指令的一种，GNU汇编程序提供了很多这样的指令（directiv），这种指令都是以句点（.）为开头，后跟指令名（小写字母），在此，我们只介绍在内核源代码中出现的几个指令（以arch/i386/kernel/head.S中的代码为例）。

（1）ascii "string"...

.ascii 表示零个或多个（用逗号隔开）字符串，并把每个字符串（结尾不自动加“0“字节）中的字符放在连续的地址单元。

还有一个与.ascii类似的.asciz，z代表“0“，即每个字符串结尾自动加一个”0“字节，例如：

int_msg:

         .asciz "Unknown interrupt\n"

（2）.byte 表达式

     .byte表示零或多个表达式（用逗号隔开），每个表达式被放在下一个字节单元。

（3）.fill 表达式

     形式：.fill repeat , size , value

     其中，repeat、size 和value都是常量表达式。Fill的含义是反复拷贝size个字节。Repeat可以大于等于0。size也可以大于等于0，但不能超过8，如果超过8，也只取8。把repeat个字节以8个为一组，每组的最高4个字节内容为0，最低4字节内容置为value。

     Size和 value为可选项。如果第二个逗号和value值不存在，则假定value为0。如果第一个逗号和size不存在，则假定size为1。

     例如，在Linux初始化的过程中，对全局描述符表GDT进行设置的最后一句为：

     .fill NR_CPUS*4,8,0             /* space for TSS's and LDT's */

     因为每个描述符正好占8个字节，因此，.fill给每个CPU留有存放4个描述符的位置。

（4）.globl symbol

     .globl使得连接程序（ld）能够看到symbl。如果你的局部程序中定义了symbl，那么，与这个局部程序连接的其他局部程序也能存取symbl，例如：

     .globl SYMBOL_NAME(idt)

     .globl SYMBOL_NAME(gdt)

     定义idt和gdt为全局符号。

 

（5）quad bignums

.quad表示零个或多个bignums（用逗号分隔），对于每个bignum，其缺省值是8字节整数。如果bignum超过8字节，则打印一个警告信息；并只取bignum最低8字节。

例如，对全局描述符表的填充就用到这个指令：

.quad 0x00cf9a000000ffff        /* 0x10 kernel 4GB code at 0x00000000 */

.quad 0x00cf92000000ffff        /* 0x18 kernel 4GB data at 0x00000000 */

.quad 0x00cffa000000ffff        /* 0x23 user   4GB code at 0x00000000 */

.quad 0x00cff2000000ffff        /* 0x2b user   4GB data at 0x00000000 */

 

（6）rept count

     把.rept指令与.endr指令之间的行重复count次，例如

        .rept   3

        .long   0

        .endr

    相当于

        .long   0

        .long   0

        .long   0

 （7）space size , fill

  这个指令保留size个字节的空间，每个字节的值为fill。size 和fill都是常量表达式。如果逗号和fill被省略，则假定fill为0，例如在arch/i386/bootl/setup.S中有一句：

  .space  1024

  表示保留1024字节的空间，并且每个字节的值为0。

 （8）.word expressions

   这个表达式表示任意一节中的一个或多个表达式（用逗号分开），表达式的值占两个字节，例如：

  gdt_descr:

        .word GDT_ENTRIES*8-1

   表示变量gdt_descr的置为GDT_ENTRIES*8-1

 （9）.long expressions

    这与.word类似

 （10）.org new-lc , fill

    把当前节的位置计数器提前到new-lc（new location counter）。new-lc或者是一个常量表达式，或者是一个与当前子节处于同一节的表达式。也就是说，你不能用.org横跨节：如果new-lc是个错误的值，则.org被忽略。.org只能增加位置计数器的值，或者让其保持不变；但绝不能用.org来让位置计数器倒退。

   注意，位置计数器的起始值是相对于一个节的开始的，而不是子节的开始。当位置计数器被提升后，中间位置的字节被填充值fill（这也是一个常量表达式）。如果逗号和fill都省略，则fill的缺省值为0。

  例如：.org 0x2000

        ENTRY(pg0)

  表示把位置计数器置为0x2000，这个位置存放的就是临时页表pg0。