Maschinensprache und Assembler - ein kleines Beispiel

[MaBuSE]

Aufgrund des diesen Beitrages Maschinensprache habe ich mich entschlossen ein kleines Tutorial zu schreiben:

Diskussionen bitte in obigen Threat schreiben, Erweiterungen zum Tutorial bitte hier

Zitat von phXql:

Maschinencode is doch nich das selbe wie Assembler. Assembler hat ja schon n paar befehle, aber maschinencode is wirklich nur "strom da" und "strom nich da" (1 bzw 0)... Oder hab ich da mal wieder nich aufgepasst? ^^

Mir ist nun klar geworden, dass es Sinn macht etwas mehr zu Thema zu schreiben

Also...

• Computer arbeiten digital. (Digital bedeutet logisch es gibt nur 1 und 0 bzw. auf der elektrischen Ebene es gibt nur Strom an und Strom aus.)
  Das kleinste Digitale Element ist ein Bit. (Ein Bit kann 1 oder 0 sein.)
  
• Wenn man mit Bits arbeitet, benutzt man das Binäre (duale) Zahlensystem.
  Damit kann man mit 2 Bit 4 Zustände, mit 4 Bit 16 Zustände und mit 8 Bit 256 Zustände darstellen.
  
  Code:

  bin  dez
  00 = 0
  01 = 1
  10 = 2
  11 = 3

• 8 Bit werden in einem Byte zusammengefasst.
  Zur Darstellung benutzt man das Hexadezimale Zahlensystem. (Hier gibt es Ziffern von 0 bis F.)
  
  Code:

  bin    hex   dez
  0000 = 0   = 0
  0001 = 1   = 1
  0010 = 2   = 2
  0011 = 3   = 3
  0100 = 4   = 4
  0101 = 5   = 5
  0110 = 6   = 6
  0111 = 7   = 7
  1000 = 8   = 8
  1001 = 9   = 9
  1010 = A   = 10
  1011 = B   = 11
  1100 = C   = 12
  1101 = D   = 13
  1110 = E   = 14
  1111 = F   = 15

  Die 8 Bits 11010110 werden in 2 4er Gruppen aufgeteilt: 1101 0110
  und dann, nach der Tabelle oben, Hexadezimal dargestellt:
  1101 = D und 0110 = 6 -> 11010110 = D6
  So werden statt 8 Zeichen nur noch 2 benötigt (viel weniger zu tippen )
  
• Ein Maschinen Programm könnte also wie folgt aussehen:
  EB 0C 68 65 6C 6C 6F 20 77 6F 72 6C 64 24 BA 02 01 B4 09 CD 21 B8 01 4C CD 21
  Dieses Programm gibt auf dem Bildschirm (in der Dos Box) "hello world" aus
  
• Es ist natürlich sehr schwer sich die Befehle in dieser Form zu merken, deshalb wurden für die einzelnen Befehle kleine Kürzel (so genannte mnemonische Symbole, kurz Mnemonics)
  • EB bedeutet JMP (Jump = Springe nach)
  • 0C ist der Parameter von JMP und bedeutet 12 Byte
    -> Der 1. Befehl ist also ein "goto 12 Bytes weiter"
  • 68 65 6C 6C 6F 20 77 6F 72 6C 64 24 ist die hexadezimale Darstellung von "hello world$" (genau 12 Bytes )
  • BA bedeutet MOV DX, Wert
  • 02 01 Ist der Wert (Es werden Low und High Byte vertauscht -> Wert = 0102)
    -> MOV DX, 102 -> Dieser Befehl speichert den Wert 0102 in dem Register DX des Prozessors ab
  • B4 bedeutet MOV AH, Wert
  • 09 ist der Wert
    -> MOV AH, 09 -> speichert den Wert 09 im Register AH ab
  • CD bedeutet INT Wert
  • 21 ist der Wert
    -> INT 21 -> ruft den Software Interupt 21 auf
    -> hier wird die DOS Funktion 09 mit Parameter 102 aufgerufen
    -> diese gibt den Text ab Adresse 102 bis zum $ aus
  • B8 bedeutet MOV AX, Wert
  • 01 4C ist der Wert (Es werden Low und High Byte vertauscht -> Wert = 4C01)
    -> MOV AX, 4C01 -> schreibt 4C01 in Register AX
  • CD bedeutet INT Wert
  • 21 ist der Wert
    -> INT 21 -> ruft den Software Interupt 21 auf
    -> hier wird die DOS Funktion 4C 01 aufgerufen
    -> diese beendet das Programm
• hier noch mal das ganze Listing:
  
  Code:

  125A:0100 EB0C          JMP     010E
  125A:0102 68656C6C6F20  DB      "hello "
  125A:0108 776F726C6424  DB      "world$"
  125A:010E BA0201        MOV     DX,0102
  125A:0111 B409          MOV     AH,09
  125A:0113 CD21          INT     21
  125A:0115 B8014C        MOV     AX,4C01
  125A:0118 CD21          INT     21

• so sieht’s als Hex Dump aus:
  
  Code:

  125A:0100  EB 0C 68 65 6C 6C 6F 20-77 6F 72 6C 64 24 BA 02   ..hello world$..
  125A:0110  01 B4 09 CD 21 B8 01 4C-CD 21 00 00 00 00 00 00   ....!..L.!......

• Wie kann ich das denn selbst ausprobieren?
  Es gibt im MS DOS / Windows ein Programm Debug.exe mit dem das geht.
  Dieser Debugger wird von der Dos Box aus gestartet:
  
  Code:

  C:\>debug
  -n c:\temp\hello.com
  -a
  11D1:0100 jmp 130
  11D1:0102 db "hello world",24
  11D1:010E mov dx,102
  11D1:0111 mov ah,9
  11D1:0113 int 21
  11D1:0115 mov ax,4c01
  11D1:0118 int21
  11D1:011A
  -a 100
  11D1:0100 jmp 10e
  11D1:0102
  -rcx
  CX 0000
  :1a
  -w
  0001A Bytes werden geschrieben.
  -q
  
  C:\>c:\temp\hello.com
  hello world
  C:\>

  Anmerkung zu obigem Beispiel:
  Ich habe erst einen "jmp 130" eingegeben, da ich ja nicht wusste wie lange mein Text wird.
  Vor "mov dx,102" steht die Adresse "010E".
  Diese Adresse habe ich am Schluss nochmal korrigiert "jmp 10e"
  
  mit "n dateiname" legen wir den Dateinamen fest.
  mit "a" schalten wir in die Assembler Eingabe um
  mit "rcx" legen wir die Programmgröße fest (nach "Int 21" steht "xxxx:011A", da wir bei 0100 begonnen haben und nun bei "011A" sind ist das Programm "1A" Byte groß) ("1A" hex = 26 dez)
  mit "w" speichern wir das Programm ab
  mit "q" beenden wir den Debug.exe
  
  Im Debug.exe kann man mit ? eine kleine Hilfe (Befehlsübersicht) bekommen.

So das sollte als Info reichen.

Hier kann man noch etwas mehr dazu lesen:

• WikiPedia - Assembler (Informatik)
• WikiPedia - Assemblersprache
• WikiPedia - Maschinensprache

Viel Spaß
Dr. MaBuSE

[MaBuSE]

Hallo,
ich wurde folgendes gefragt:

Zitat:

...ich hab eine kleine Frage an dich:
Kennst du eine gute Dokumentation zu debug? ...

Diese Seite hier ist ganz gut:
MS-DOS DEBUG Program

gefunden mit:
DOS DEBUG.EXE

Viel Spaß
Dr. MaBuSE

[Nicodius]

mabuse ich seh die seite nicht

[MaBuSE]

Zitat von Nicodius:

mabuse ich seh die seite nicht

bei mir geht's

Da diese Seiten zur privaten Verwendung kopiert werden dürfen,

Code:

This page may be freely copied for PERSONAL use ONLY !
( It may NOT be used for ANY other purpose unless you have
first contacted and received permission from the author ! )

habe ich Sie Dir per PM geschickt. (Hier werde ich die Seiten ohne vorherige Genehmigung des Autors nicht posten UrhG)

[Pseudemys Nelsoni]

Zitat:

bin hex dez
0000 = 0 = 0
0001 = 1 = 0
0010 = 2 = 0
0011 = 3 = 0
0100 = 4 = 0
0101 = 5 = 0
0110 = 6 = 0
0111 = 7 = 0
1000 = 8 = 0
1001 = 9 = 0
1010 = A = 10
1011 = B = 11
1100 = C = 12
1101 = D = 13
1110 = E = 14
1111 = F = 15

die ganzen 0en rechts stimmen aber nicht oder?

[MaBuSE]

Zitat von Pseudemys Nelsoni:

die ganzen 0en rechts stimmen aber nicht oder?

Nein. Dort müsste auch 0 bis 9 stehen (wie bei hex)

Das ist ein sogenannter "Copy & Paste" Fehler

[edit]
Das Tutorial oben wurde geändert. Die Tabelle ist nun richtig.
[/edit]

[Dussel]

Zu dem Programm habe ich mal zwei Fragen:
Erstens: Ich habe das Programm mal geschrieben und jetzt kann ich es nicht mehr löschen. Es kommt die Fehlermeldung, dass die Datei von einem anderen Programm genutzt wird. Liegt das jetzt am Programm oder an meinem PC?
Zweitens: Ist das Programm jetzt komplett Betriebssystemunabhängig oder braucht es immer noch DOS? Maschinensprache ist ja normalerweise unabhängig, aber in der Beschreibung steht, dass DOS Funktionen aufgerufen werden.

[NicoDE]

Zitat von Dussel:

Ich habe das Programm mal geschrieben und jetzt kann ich es nicht mehr löschen.

Bug im Explorer - siehe Win98 se Kann keine Anwendungen mehr löschen

Zitat von Dussel:

Ist das Programm jetzt komplett Betriebssystemunabhängig oder braucht es immer noch DOS?

INT 21 ist ein Interrupt der von MS-DOS-kompatiblen Betriebssystemen zur Verfügung gestellt wird (dazu gehört auch NTVDM (NT Virtual DOS Machine), landläufig auch als "Dos-Box" bezeichnet).

[tommie-lie]

Zitat von Dussel:

Ist das Programm jetzt komplett Betriebssystemunabhängig oder braucht es immer noch DOS? Maschinensprache ist ja normalerweise unabhängig, aber in der Beschreibung steht, dass DOS Funktionen aufgerufen werden.

Richtig, und genau aus dem Grund benötigt es MS-DOS oder ein dazu API-kompatibles. INT 21h wird von DOS bereitgestellt, Funktion 9 daraus auch. Ein anderes Betriebssystem könnte allerhand andere Funktionen dort unterbringen. Bis zum Aufruf von "INT 21" läuft das Progrmam also noch unter jedem Betriebssystem, das die COM-Datei überhaupt laden kann, danach wird es nur auf jenen Betriebssystemen laufen, die die gleiche API haben wie MS-DOS.

Edit: Ach verdammt, der olle Nico war schon wieder schneller...

[Dussel]

Dann eine weitere Frage: Gibt es das Programm auch als komplett eigenständiges Programm, so dass ich es z.B. auf einer leeren Festplatte oder auf nicht DOS basierenden Betriebssystemen ausführen könnte?
(Darf ich diese Fragen eigentlich hier stellen oder ist das in einem Tutorial nicht so erwünscht?)