Assembly x86 AMD64

%RBX %EBX %BX %BL Contatore

%RCX %ECX %CX %CL Dati

%RDX %EDX %DX %DL sorgente

%RSI %ESI %SI Destinazione

%RDI %EDI %DI

%R8 %R8D %R8W %R8B

%R9 %R9D %R9W %R9B

%R10 %R10D %R10W %R10B

%R11 %R11D %R11W %R11B

%R12 %R12D %R12W %R12B

%R13 %R13D %R13W %R13B

%R14 %R14D %R14W %R14B

%R15 %R15D %R15W %R15B

I registri in blu sono “callee-save”, gli altri caller-save

SYSTEM V ABI

Definisce le convenzioni per l’utilizzo dei registri

- %RAX

il valore di ritorno della funzione si salva in

- %RBP è il puntatore alla finestra di stack, all’inizio di ogni programma si inizializza allo

stesso valore di RSP in modo da usarlo come puntatore all’indirizzo iniziale dello stack

corrispondente, dove sono salvati in parametri in eccesso rispetto ai registri (PUSH)

- I primi 6 parametri della funzione devono essere salvati in RDI, RSI, RDX, RCX, R8, R9

nel caso di system call si usa R10 al posto di RCX

- callee-save

Registri => prima di poter utilizzare uno di questi registri bisogna salvarne

il contenuto sulla stack (PUSH) per poi ripristinarlo (POP) alla fine del programma.

Serve per evitare la perdita di dati nella funzione chiamante.

PUSHx S di x)

%rsp = %rsp - (tipo

(%rsp) = S

POPx D D = %rsp di x)

(%rsp) = %rsp + (tipo

OSS PUSH e POP possono essere usate in

generale per salvare sullo stack ogni tipo di

variabile in eccesso al numero di registri

ATTENZIONE le istruzioni modificano anche %rsp, cambiano tutti gli offset collegati 3

Istruzioni logico-aritmetiche

ADDx S, D D = D + S

SUBx S, D D = D - S

IMULx S, D D = D * S (operazione molto costosa)

XORx S, D D = D ^ S

ORx S, D D = D | S

ANDx S, D D = D & S

NOTx D D = ~D

NEGx D D = -D complemento a 2

INCx D D = D + 1

DECx D D = D - 1

LEAx S, D D = &S load effective address

ATTENZIONE non si possono avere 2 operandi a memoria contemporaneamente

Shift

Sposta tutti i bit di un registro destinazione del numero di posizioni date dalla sorgente

permettono moltiplicazioni e divisioni ottimizzate con potenze di 2

Shift logico aggiunge 0 in

shift logico aritmetico posizioni vuote

SX (left) SHLx SALx

S, D S, D Shift aritmetico conserva il

DX (right) segno

SHRx SALx

S, D S, D

Ottimizzazioni

1. Per settare a 0 un registro invece di MOV si può usare XOR

x = 0 movl $0, %eax xorl %eax, %eax

2. Invece di usare IMUL si possono usare addizioni consecutive, LEA o shift

x = x*2 imul $2, %eax addl %eax, %eax (loop per + di 2)

x = x*4 imul $4, %eax xorl %eax, %eax

leal (&ecx, %eax, 4)

sal $4, %eax (solo con potenze di 2)

x = x*16 imul $16, %eax log (16)

#4 = 2

3. Per equazioni è possibile usare la LEA invece di più istruzioni

x = z + 2y - 7 leal -7(%ecx, %edx, 2), %eax. (lea non effettua side effect su flags)

4. Moltiplocazione con shift-and-add (codice su appendice A)

A. Shift a destra del moltiplicando

B. IF (carry = 1) risultato += moltiplicatore

C. Shift a sinistra del moltiplicatore

D. Goto 1 (finché moltiplicando = 0) 4

If - else (salti)

Le istruzioni if - else vengono implementate in assemby tramite confronti e salti, prima si

effettua il test con CMP, dopodiché si usa Jcc per verificare condizione e nel caso saltare.

CMPx S, D calcola D - S

Jcc etichetta salto condizionato su etichetta, dipende da cc

JMP etichetta salto su etichetta, no condizioni

ATTENZIONE in questo modo si ha un sistema equivalente al goto, quindi nel caso di

normali condizioni di if bisogna ribaltare l'espressione

Condizioni

TEST CONDIZIONE CONDIZIONE C Assembly

(con segno) (senza segno) x ≤ y # x=%eax y=%ecx

If ( ) goto L

== e cmpl %ecx, %eax

!= ne jle L

< l b

≤ le be

> g a

≥ ge ae

Confronti tramite flags

Il calcolatore esegue i confronti tra le variabili tramite un operazione di sottrazione per poi

controllare lo stato dei flags e conoscere il risultato del confronto

OSS oltre alle normali condizioni di test si può usare direttamente lo stato dei flag per

effettuare operazioni salto, tramite:

Jnome_flag

JNnome_flag (la N permette di avere condizione inversa)

Cicli while-for

In entrambi i casi si imposta la condizione di ciclo con CMP e Jcc, se condizione fallisce

si eseguono operazioni fino a raggiungere JMP che salta nuovamente al test CMP

Nel caso di ciclo for la condizione si effettua su un contatore decrementato ad ogni loop 5

Le subroutine

Permettono di implementare le chiamate a funzione, la chiamata si effettua tramite

CALL RET.

l’istruzione il ritorno tramite la funzione Quindi ad ogni chiamata a funzione, la

CALL prima di saltare salva l'indirizzo

CALL nome_routine %rsp = %rsp - 8

(%rsp) = %rip di ritorno sulla cima dello stack, per

%rip = nome_routine poi recuperarlo alla fine tramite RET.

È quindi importante che alla fine del

RET %rip = %rsp programma tutte le alterazioni a

%rsp = %rsp + 8 %RSP vengano eliminate

Passaggio parametri funzioni

conventions”,

Definito dalle “calling si salvano sulla

cima dello stack i parametri (in eccesso ai registri) da

passare alla funzione prima di effettuare la chiamata.

1. Sottraggo a %RSP un numero di byte equivalente

a quelli necessari per salvare tutti i parametri

2. Tramite MOV e %RSP sposto i parametri sulla cima

dello stack (posso unire 1 e 2 usando push)

3. Eseguo istruzione CALL

4. Ripristino valore di %RSP

ATTENZIONE i parametri devono essere passati in

modo che il primo sia quello con l’indirizzo più basso

nella stack e gli altri crescano di conseguenza

C Assembly (mov) Assembly (push) NOTE

F( 10, 20) subq $16, %rsp pushq 20 bisogna comunque

movq $10, (%rsp) pushq 10 ripristinare valore

movq $10, 8(%rsp) call F originale di rsp in

call F addq $16, %rsp entrambi i casi

addq $16, %rsp

ATTENZIONE normalmente le variabili a 32 bit (o minori) dovrebbero essere promosse a

grandezza massima prima del CALL (in questo caso non necessario), %RSP non cambia

e le operazioni collegate ad esso devono essere effettuate comunque a 64 bit

Acquisizione parametri funzioni

L’acquisizione avviene in modo analogo andando a prelevare i parametri direttamente

dalla stack tramite l’offset di %RSP

C Assembly

Int F( long int x, long int y) f: movq 8(%rsp), %rax

addl 16(%rsp), %rax

ret

ATTENZIONE presenza indirizzo di ritorno e di eventuali altre modifiche al registro %RSP 6