汇编和硬件级内存获取、处理、分段、偏移、内存寻址范围等的混淆

Posted 2023-02-16

【中文标题】汇编和硬件级内存获取、处理、分段、偏移、内存寻址范围等的混淆

【英文标题】：Confusion of Assembly and hardware level memory fetching, processing, segmentation, offsets, scope of memory addressing, etc

【发布时间】：2013-01-08 23:11:44

【问题描述】：

我很困惑，学习了一段时间的汇编，并查看了许多关于它的优秀教程。

除了记住一些指令来做一些你不完全理解的事情之外，我必须说要完全理解它的整个用处是非常困难的。

我想成为一名操作系统开发人员和设计人员，所以我必须了解低级硬件数据处理、内存管理、处理器获取、解码和内存分段、内存使用、位和字节使用、调用堆栈和硬件堆栈，以及来自硬件本身的机器级程序的机制。

以下是我感到困惑的主要问题：

处理器从 RAM 中获取字节。在编写引导加载程序时，您在编写指令之前“跳转”到一个地址。跳转到内存中的地址后执行的第一条指令，例如移动/数据复制MOV AL, MOV BL 类指令检索 CPU 流水线上不直接在内存中使用的数据。但是，如果指令是从内存中加载/获取的，处理器如何在其管道上生成代码数据段呢？还是我在这里都错了？微处理器在引导加载程序中执行的基本步骤是什么，如果指令全部从内存中获取，CPU如何在不使用内存的情况下从流水线生成代码数据（例如，汇编中的代码段，但数据段和文本段都是指令对于处理器）？

另外，对于比我更有经验的人来说，我的下一个主要问题可能很容易回答：

为什么 x86 和其他架构上的内存/RAM 存储为带有偏移的“段”？对我来说，这比它需要的要复杂得多。为什么所有内存都不能是线性的、寻址的、获取的、存储的和计算的，以及以更直接的方式移入和移出寄存器到存储单元？与让大量寄存器处理基于内存的数据存储和访问的二维分段相比，这不会使架构的说明和理解更容易理解和更直接吗？

【参考方案1】：

不仅仅是“汇编”与“高级语言”。

真正的问题是“真实”与“受保护”（虚拟内存）模式。

不幸的是，大多数 x86 汇编示例恰好是 DOS 示例。恕我直言，这与当代 32/64 位虚拟内存架构（包括但不限于 x86）几乎没有相关性。

优秀的入门：

Programming from the Ground Up

PS： 在大多数现代操作系统（包括 Windows、Linux 和 Mac OS）上，地址空间是有效的线性事件，适用于 x86。 x86 段寄存器在很大程度上是 DOS 时代的不合时宜。

如果您有兴趣，这里有一个很好的 Linux 启动过程概述：

http://www.ibm.com/developerworks/library/l-linuxboot/index.html

【讨论】：

但是不幸的是，“真实”与“受保护”模式的概念，或者一般来说虚拟内存与 CPU 对真实内存（没有虚拟实施）直接。我想知道的是我应该如何理解数据处理，以及如何充分利用这些知识来真正了解我的代码在做什么，以及我将如何实现代码、数据和内存段以及在那个级别处理。 DOS x86 示例是无用的，因为磁盘操作系统操作尤其适用于该操作系统

我想要的是从公正的角度全面了解它（例如，磁盘操作系统和基于 Linux 的启动是特定于该操作系统的，并且没有概述内存的基本概念地址、指令解码、系统处理设计实现）。

问：“不幸的是，“真实”与“受保护”模式或虚拟内存的概念通常与 CPU 对真实内存的数据处理的实际实现无关（没有虚拟实现）直接。” A：这完全是错误的。 “虚拟内存”是“硬件的东西”。 CPU 加载、存储和操作进程（或内核）看到的相同虚拟地址。阅读 PGU - 老实说，我认为你会喜欢它的 :)

不过我暂时只是想了解一下，没有虚拟内存的迷惑，你给的那个网址也不清楚。

老兄——这不是“混乱”。这是基本的。对于当代系统，如果不掌握“物理”地址和“虚拟”地址之间的区别，您根本无法理解“内存访问”的概念。而且，就此而言，内存映射 IO 也是如此。诚实 :) 恕我直言...