Синтаксис Intel Assembly ljmp из синтаксиса AT&T

Dec 18 2020

Я пытаюсь преобразовать загрузочный код xv6 из синтаксиса At & t в синтаксис Intel, и у меня проблема с инструкцией ljmp. Я пытаюсь изучить процесс загрузки компьютеров Intel, и я не особо силен в сборке Intel.

Исходный синтаксис AT&T - .ljmp $0x8, $start32

Минимальный пример:

.code16
   jmp 0x8:start32          # won't assemble

.code32
start32:
   nop

Использование as -32 -msyntax=intel -mnaked-reg foo.sс GNU Binutils 2.35.1 создает
Error: junk ':start32' after expressionдля дальней строки jmp.

Я использую инструменты GNU as и gcc.
Также могут быть другие проблемы со сборкой, такие как gdtdesc и gdt.

Полный код, перенесенный на синтаксис Intel:

# Start the first CPU: switch to 32-bit protectied mode, jump into C.
# The BIOS loads this code from the first sector of the hard disk into
# memory at physical address 0x7c00 and starts executing in real mode
# with cs = 0 and ip = 7c00.
.code16
.global start
start:
    # Disable interrupts.
    cli

    # Zero data segment registers DS, ES, and SS.
    xor ax, ax
    mov ds, ax
    mov es, ax
    mov ss, ax

seta20.1:
    # Wait for not busy.
    in al, 0x64
    test al, 0x2
    jnz seta20.1

    # 0xd1 -> port 0x64
    mov al, 0xd1
    out 0x64, al

seta20.2:
    # Wait for not busy.
    in al, 0x64
    test al, 0x2
    jnz seta20.2

    # 0xdf -> port 0x60
    mov al, 0xdf
    out 0x60, al

    # Switch from real to protected mode. Use a bootstrap GDT that makes
    # virtual addresses map directly to physical addressses so that the
    # effective memory map doesn't change during the transition.
    lgdt gdtdesc

    # Protection Enable in cr0 register.
    mov eax, cr0
    or eax, 0x1
    mov cr0, eax

    # Complete the transtion to 32-bit protected mode by using a long jmp
    # to reload cs and eip. The segment descriptors are set up with no
    # translation, so that the mapping is still the identity mapping.

    # This instruction giving me problems.
    ljmp start32, 0x8

.code32
start32:
    # Set up the protected-mode data segment registers
    mov ax, 0x10
    mov ds, ax
    mov es, ax
    mov ss, ax

    # Zero the segments not ready for use.
    xor ax, ax
    mov fs, ax
    mov gs, ax

    # Set up the stack pointer and call into C.
    mov esp, start
    call bootmain

    # If bootmain returns spin.. ??
spin:
    hlt
    jmp spin

# Bootstrap GDT set up null segment, code segment, and data segment respectively.
# Force 4 byte alignment.
.p2align 2
gdt:
    .word 0x0000, 0x0000
    .byte 0, 0, 0, 0
    .word 0xffff, 0x0000
    .byte 0, 0x9a, 0xcf, 0
    .word 0xffff, 0x0000
    .byte 0, 0x92, 0xcf, 0

# sizeof(gdt) - 1 and address of gdt respectively.
gdtdesc:
    .word (gdtdesc - gdt - 1)
    .long gdt

Ответы

3 PeterCordes Dec 18 2020 at 11:58

Ты можешь использовать jmp 0x08, start32

По какой-то причине jmp 0x8:start32работает только после .intel_syntax noprefix, даже с аргументами командной строки, которые должны быть эквивалентными. Это синтаксис, используемый Binutils objdump -d -Mintel -mi8086, например ea 16 00 08 00 jmp 0x8:0x16, возможно, это ошибка GAS, которая иногда не принимается.


Я отредактировал ваш вопрос, чтобы создать небольшой воспроизводимый пример с as2.35.1 (который у меня есть в Arch GNU / Linux), основываясь на ваших комментариях в ответ на Jester. Я включил параметры командной строки: я предполагаю, что вы, должно быть, использовали их, потому что .intel_syntax noprefixв вашем файле нет директивы.

Это , как представляется, проблема: -msyntax=intel -mnaked-regделает другую Intel синтаксиса работают вещи, как xor ax,ax, но не делает jmp 0x8:start32работу (или другие способы написания его). Только директива .intel_syntax noprefix1 заставляет этот синтаксис для far jmp работать.

# .intel_syntax noprefix        # rely on command line options to set this
.code16
   xor  ax, ax              # verify that command-line setting of intel_syntax worked, otherwise this line errors.

   ljmp 0x8, start32        # Working before or after a syntax directive, but is basically AT&T syntax
#   jmp 0x8:start32          # fails here, works after a directive
   jmp 0x8, start32         # Michael Petch's suggested syntax that's still somewhat AT&Tish.  works with just cmdline opts. 

.att_syntax
   ljmp $0x8, $start32      # working everywhere, even with clang
.intel_syntax noprefix
   jmp 0x8:start32          # objdump disassembly syntax, but only works after a .intel_syntax noprefix directive

.code32
start32:
   nop

Я проверил, что -msyntax=intel -mnaked-regработает для других инструкций, где их действие необходимо: movzx ax, alработает. Но без этого -mnaked-regмы получили бы «слишком много ссылок на память», потому что «ax» и «al» были бы приняты как имена символов. Без или "несоответствие размера операнда" без -msyntax=intel.

Список GAS из as -32 -msyntax=intel -mmnemonic=intel -mnaked-reg -o foo.o foo.s -al --listing-lhs-width=2 --listing-rhs-width=140
(я почти уверен, что -mmnemonic=intelон не имеет отношения и подразумевается синтаксисом = intel.)

Обратите внимание, что вы можете видеть, какие инструкции сработали, потому что у них есть машинный код, а какие нет (первые jmp 0x8:start32), потому что левый столбец для них пуст. В самом первом столбце обычно указываются адреса, но это ???? потому что сборка не удалась. (Потому что я раскомментировал, jmp 0x8:start32чтобы показать, что он не работает в первый раз, а работает во второй раз.)

foo.s: Assembler messages:
foo.s:6: Error: junk `:start32' after expression
GAS LISTING foo.s                       page 1


   1                            # .intel_syntax noprefix        # rely on command line options to set this
   2                            .code16
   3 ???? 0FB6C0                   movzx   ax, al              # verify that command-line setting of intel_syntax worked, otherwise this line errors.
   4                       
   5 ???? EA170008 00              ljmp 0x8, start32        # Working before or after a syntax directive, but is basically AT&T syntax
   6                               jmp 0x8:start32          # fails here, works after a directive
   7 ???? EA170008 00              jmp 0x8, start32         # Michael Petch's suggested syntax that's still somewhat AT&Tish.  works with just cmdline opts. 
   8                       
   9                            .att_syntax
  10 ???? EA170008 00              ljmp $0x8, $start32      # working everywhere, even with clang
  11                            .intel_syntax noprefix
  12 ???? EA170008 00              jmp 0x8:start32          # objdump disassembly syntax, but only works after a .intel_syntax noprefix directive
  13                       
  14                            .code32
  15                            start32:
  16 ???? 90                       nop
  17                       

(GAS перечисляет ширину полей для левого столбца в «словах», что, по-видимому, означает 32-битные блоки. Вот почему 00старший байт селектора сегмента разделен пробелом.)

Поставив метку передjmp 0x8:label тем не поможет; это не проблема прямой и обратной ссылки. Даже jmp 0x8:23собрать не получается.


Синтаксис, "рекомендованный" дизассемблерами, из рабочей сборки:

objdump -drwC -Mintel -mi8086 foo.o :

foo.o:     file format elf32-i386

Disassembly of section .text:

00000000 <start32-0x17>:
   0:   0f b6 c0                movzx  ax,al
   3:   ea 17 00 08 00          jmp    0x8:0x17 4: R_386_16     .text
   8:   ea 17 00 08 00          jmp    0x8:0x17 9: R_386_16     .text
   d:   ea 17 00 08 00          jmp    0x8:0x17 e: R_386_16     .text
  12:   ea 17 00 08 00          jmp    0x8:0x17 13: R_386_16    .text

00000017 <start32>:
  17:   90                      nop

llvm-objdump --mattr=+16bit-mode --x86-asm-syntax=intel -d foo.o :

00000000 <.text>:
       0: 0f b6 c0                      movzx   ax, al
       3: ea 17 00 08 00                ljmp    8, 23
       8: ea 17 00 08 00                ljmp    8, 23
       d: ea 17 00 08 00                ljmp    8, 23
      12: ea 17 00 08 00                ljmp    8, 23

00000017 <start32>:
      17: 90                            nop

И, кстати, у меня не было clang 11.0 для сборки каких-либо версий синтаксиса Intel с именем символа. ljmp 8, 12собирается с лязгом, но даже не ljmp 8, start32. Только переключившись на синтаксис AT&T и обратно, я смог заставить встроенный ассемблер clang ( clang -m32 -masm=intel -c) выдавать 16-битный режим far jmp.

.att_syntax
   ljmp $0x8, $start32      # working everywhere, even with clang
.intel_syntax noprefix

Имейте в виду, что эта прямая форма дальнего JMP недоступна в 64-битном режиме; возможно, поэтому встроенный ассемблер LLVM, похоже, потратил на это меньше усилий.


Сноска 1: На самом деле .intel_syntax prefixтоже работает, но никогда не используйте это. Никто не хочет видеть франкен-монстра mov %eax, [%eax], add %edx, %eaxкоторый использует dst, srcпорядок, но с именами регистров, украшенными AT&T.

3 MichaelPetch Dec 18 2020 at 10:55

В представленном вами полном переведенном коде эта строка неверна:

ljmp start32, 0x8

Правильный синтаксис для FAR JMP в синтаксисе Intel GNU Assembler:

ljmp 0x08, start32

Значение селектора будет первым, а смещение - вторым. Похоже, что при переводе из синтаксиса AT&T вы изменили эти 2 значения на противоположные, хотя порядок должен был остаться прежним. Если бы значения поменялись местами, вы бы получили ошибку Error: can't handle non absolute segment in 'ljmp'. В синтаксисе Intel GNU Assembler вы также можете заменить его ljmpна, jmpтак jmp 0x08, start32что тоже будет работать.

Есть разные варианты синтаксиса Intel. jmp 0x8:start32- это синтаксис Intel NASM, который отличается от синтаксиса Intel GNU Assembler, в котором символы :и ,отличаются. Если вы использовали a :для разделения двух значений, вы бы получили ошибку Error: junk ':start32' after expressionв GNU Assembler.


Заметки

  • Если код bootmainне работает, вероятно, проблема не связана с кодом загрузчика, который вы указали в этом вопросе. Если вы также создаете весь код C с синтаксисом Intel, а не с синтаксисом AT&T, убедитесь, что вся встроенная сборка была правильно преобразована как исходный код, и операнд также был бы перевернут. xv6 вероятно , имеет встроенный узел в количестве файлов , включая xv6-public/x86.h, xv6-public/spinlock.c, xv6-public/usertests.cиxv6-public/stressfs.c