201920201学期 20192415 《网络空间安全专业导论》第三周学习总结 第六章

2019-2020-1学期 20192415

《网络空间安全专业导论》第三周学习总结

第六章 低级程序设计语言与伪代码

6.1 计算机操作

计算机：能够储存、检索、处理数据的可编程电子设备。

（数据的操作数据的指令是相同的，储存在内存中。————冯·诺依曼体系）

可编程的：指令和数据一起储存在计算机中。要改变计算机对数据的处理，只需要改变指令即可。

控制单元→把数据储存到机器的内存中，在机器内存中检索数据。

算术逻辑单元→以某种方式处理数据（处理：在数据值上执行算数和逻辑操作）

6.2 机器语言

• 机器语言（machine language）：由计算机直接使用的二进制编码指令构成的语言

  计算机真正执行的指令是由机器语言编写的，固定在硬件中。

     指令数量是有限的（Pep/8只有39个机器语言指令）
  

  每条机器指令只能执行一个非常低级的任务，每一个微小的步骤都必须被明确地编码。

  这样编写程序太费时间。

• Pep/8:一台虚拟器（具有寄存器A和两部分指令：说明要执行的动作；说明要使用的数据的位置）

  1. 虚拟机(virtual computer)：为了模拟真实机器的重要特性而设计的假想机器。

     机器代码因机器的不同而不同，每一种机器也同样有一个特定的能够被执行的操作集合。

  2. 重要特性

     七个寄存器，重点研究：

     可以表示的十六进制数的范围：-7FFF到+777

  3. 指令格式

     指令说明符：要执行什么操作、如何解释操作数的位置

     操作数说明符（有些指令没有）：操作数本身、操作数地址

     寻址模式（assressing mode）：

     000——操作数——立即寻址：指令当中自带数据，直接读取，最快

     001——操作数所在地址——直接寻址：指令中存放的是地址，直接解析这个地址
     
     

     一元指令：没有操作数说明符，长度为1个字节

  4. 示例指令

     操作码

     ①0000停止执行

       停止指令是一元指令，只占用一个字节，最右三位被忽略。
     

     ②1100将操作数载入寄存器A中

       载入指令→立即寻址——要被载入寄存器A的值在操作数说明符中，寄存器A中原来的内容会丢失。
              →直接寻址——储存单元中储存的内容被载入到寄存器A中
     

     ③1110将寄存器A的内容存储到操作数中

       将寄存器A的内容储存到操作数本身/操作数中的指定位置
       在存储操作码中使用立即寻址是非法的，我们不能尝试将寄存器的内容存储到操作数说明符中。
     

     ④&⑤0111将操作数加到寄存器中 与 1000减去操作数

      相加/减去:数据或操作数的位置的内容被加/减到寄存器中
     

     ⑥01001把字符输入操作数

        ####** 只能使用直接寻址** ####
        从输入设备中读取ASCII码形式的字符，储存在操作数单元符中显示的地址中。
     

     ⑦01010从操作数输出字符

       可能是立即寻址也可能是直接寻址
     

6.3 一个程序实例

使用双引号来指一组字符，使用单引号指单个字符

6.3.1 手工模拟

一旦指令已被访问，程序计数器就会递增（每次指令有几个字节，PC就加几）

6.3.2 Pep/8模拟程序

逐字节地输入十六进制的代码，每个字节之间用空格隔开，以zz结束程序。

装入程序（loader)：软件用于读取机器语言并把它载入内存的部分

6.4 汇编语言

汇编语言给每条机器语言指令分配了一个助记指令码，可用这些指令码代替二进制数字。

汇编语言（assenbly language):一种低级语言，用助记码表示特定计算机的机器语言指令

汇编器（assembler）：把汇编语言程序翻译成机器代码的程序

6.4.1 汇编语言

每个寄存器有一个操作码，操作数是十六进制，由Ox说明，寻址模式为i立即寻址、d直接寻址。

6.4.2 汇编器指令

汇编器指令（assenbler directive）：翻译程序使用的指令，又叫伪操作。

6.4.3 汇编语言版本

注释（comment):为程序读者提供的解释性文字

汇编过程：

6.4.4 一个新的程序

6.4.5 具有分支的程序

助记忆码：

自己的执行过程：

6.4.6 具有循环的程序

创建计数循环代码，可以重复指定次数。

6.5 表达算法

• 算法（algorithm）:解决方案的计划或概要，或解决问题的逻辑步骤顺序

• 伪代码（psedocode）:一种表达算法的语言

  伪代码语句：

  伪代码最终必须被翻译成可在计算机上运行的程序。

  一个伪代码语句可以被翻译成多种汇编语言语句，但是只能被翻译成一种高级语言语句。

• 桌面检查（desk checking）：在纸上走查整个设计

6.6 测试

测试程序→执行程序

问题

1. 如何判断存储单元？如何看出相邻位置？（001F 0030 000A）

2. Pep/8中没有Trace Progam? 如何以相反的顺序输出两个数据？

3. 执行后的Assembler Listing与课本相同，为什么说“无效的DECI输入”？既然是负数，不是应该输出E吗？

   （已解决）

4. 机器语言、汇编语言、高级语言

汇编语言和高级语言是一一对应的关系。

而高级语言可能好几句对应一句汇编语言，所以这说明高级语言更利于编写。

深入了解：https://blog.csdn.net/wangxiaoguaai123/article/details/84322386