Posted on 2016-04-10 23:56
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CPU Instruction Pointer
eryar@163.com
1.Introduction
CPU對存儲器的讀寫通過總線Bus來完成，總線又分為地址總線(Address Bus)、數(shù)據(jù)總線(Data Bus)、控制總線(Control Bus)。地址總線AB決定了CPU的尋址能力，即可以訪問的存儲空間的大小。數(shù)據(jù)總線DB決定了CPU的一次操作中可以處理的數(shù)據(jù)的大小，16位CPU一次可以加載兩個字節(jié)，32位CPU一次可以加載4個字節(jié)。當(dāng)然CPU的主頻越大，那么在相同的時間內(nèi)，處理的次數(shù)會更多。
2.16bit CPU
由于8086CPU有20位地址總線，所以尋址能力為1MB。但是8086所有的寄存器都是16位的，如果由寄存器直接處理地址，那么一個16位的寄存器可以訪問的最大地址為64KB。如何通過16位的寄存器來訪問這1MB的空間呢？8086CPU折騰出一個地址加法器，通過加法器來根據(jù)兩個16位地址來合成一個20位的地址，即物理地址＝段地址X16+偏移地址。對應(yīng)到CPU中就是CS和IP這兩個寄存器。
8086CPU中的CS和IP的內(nèi)容提供了CPU要執(zhí)行指令的地址。在CPU中，程序員能夠用指令讀寫的部件只有寄存器，程序員可以通過改變寄存器中的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)對CPU的控制。CPU從何處執(zhí)行指令是由CS和IP中的內(nèi)容決定的，程序員可以通過改變CS和IP中的內(nèi)容來控制CPU執(zhí)行目標(biāo)指令。
若想同時修改CS和IP的內(nèi)容，可以用形如jmp 段地址:偏移地址的指令完成。如下圖所示：
3.32bit CPU
因?yàn)?0386的CPU尋址能力是4GB，所以它的尋址模式是平坦模式，不需要用段地址+偏移地址來折騰。所以32位CPU的EIP寄存器對應(yīng)了16位CPU中的CS和IP兩個寄存器。修改了EIP寄存器就可以改變CPU要執(zhí)行的指令。如下面一段簡單代碼：
#include <stdio.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
mark: printf("hi
\n");
goto mark;
return 0;
}
使用了goto，在Debug時可以在Visual Studio中看到CPU中相關(guān)寄存器中的信息如下圖所示：
由上圖可知，goto對應(yīng)的匯編命令就是一個修改EIP寄存器的jmp指令。