X86 Assembly Programlamaya Giriş

[murat335]

X86 NEDİR ?

X86 Intel’in ilk mikroişlemcilerinden olan 8086 ile ilgili programlama kurallarını ifade eden bir tanımlamadır. Intel’in önemli özelliklerinden biri olan "geriye dönük yazılım uyumluluğu" böyle bir tanımlamanın oluşmasını sağlamış.

Şöyle ki; 8086 mikroişlemcisi olan bir bilgisayar sisteminde hazırladığınız herhangi bir assembly programı X86 uyumlu tüm bilgisayarlarda çalışır. 80286, 386, 486 SX veya DX, Pentium, Pentium III, AMD nin 286, 386 işlemcilerinde veya Nexgen, Cyrix’in aynı tür işlemcilerinde ve diğerlerinde bu program çalışacaktır. Bu demek oluyor ki yukarıda saydığımız tüm mikroişlemciler ve uyumlu olan diğerlerinin ortak bir yönü var. Bu ortak yönler ortak program kodların olması ve mikroişlemcilerinin temel mimarileri birbirinin aynı olmasıdır.



Yeni bir mikroişlemci üretildiğinde, eski mikroişlemcilere uyumlu olması büyük bir avantajdır. Öyle olmasaydı bugün dünyada %90 oranında PC, X86 uyumlu işlemci kullanıyor olmazdı. Bu yüzden mikroişlemci pazarının bu büyük dilimini birkaç firma paylaşıyor, aslan payını Intel, daha sonra AMD geliyor, Cyrix ve Nexgen gibi diğer mikroişlemci üreten firmaların isimlerini pek duymuyoruz.

X86 tabanlı sistemlerin mimarisi birbirine benzer. Birde X86 tabanlı olmayan sistemler vardır. Apple firmasının iMAC bilgisayarları, yada SUN Microsystems firmasının sistemleri X86 tabanlı mikroişlemciler kullanmadıkları için bu tür bilgisayarda çalışan programlar X86 tabanlı sistemlerde çalışmazlar.

Şunu unutmayalım; dünyada yaklaşık %90 oranında X86 uyumlu PC sistemi kullanılıyor. Bu yüzden bu X86 assembly dili diğer assembly dillerinden daha geçerli bir programlama dilidir.


ASSEMBLY PROGRAMA DİLİ VE DİĞERLERİ ?

Assembly programlama dilini 3 kelime ile tanımlayacak olursak bunlar; GÜÇLÜ, HIZLI ve KISA olurdu. Bu demek oluyor ki aynı programı assembly dili ile ve C++ programlama dili ile yaparsak, iki programın boyutlarına baktığımızda assembly ile yazılan daha kısa olduğunu görürüz, aynı zamanda mikroişlemciyi ve hafızayı daha verimli kullandığı için assembly dilinde yazılan program diğerlerine nazaran daha güçlü olacaktır, son olarak assembly dilinde yazılan program diğerine oranla çok daha hızlı çalışır.

Son zamanlarda mikroişlemcilerin hızları GHz’ler (giga hertz - ciga herz diye okunur) mertebesine çıktığından assembly dilinin en büyük özelliği olan hızlılığı artık pek popüler değildir. Kullanıcıya, 2GHz hızındaki bir CPU da hemen hemen her uygulama aynı hızda çalışıyor gibi görünür. Buna rağmen C gibi yüksek düzey programlama dilleri ile hazırlanan büyük projelerde işlemciyi çok fazla meşgul edecek olan kod bölümleri assembly rutinleri çağrılarak yapılmaktadır.


NEDEN ASSEMBLY?

X86 Assembly dilini öğrenmek kolaydır ama bu dilde proje hazırlamak insanı çileden çıkartabilir. Bu yüzden günümüzde X86 assembly dili yerine, daha çok endüstriyel alanda kullanılan microcontroller chip’lerin assembly dili kullanılmaktadır. Bir programcı assembly dilinde büyük uygulamalar hazırlamaz (genellikle). Bunun nedeni üst düzey programlama dilleri olan delphi, C, C++, Pascal’a göre daha dikkat gerektirir ve kod yazımı daha zordur. Programcı assembly dilinde proje hazırlayacaksa kullandığı sistemin mikroişlemcisini ve hafıza haritasının yanında, sistemin donanımında iyi bilmesi gerekir. Her şeyden önemlisi zamandır ki sadece assembly dili ile PC uygulamaları geliştirmek iğne ile kuyu açmaya benzer. Assembly alt düzey bir programlama dilidir yalnız alt düzey kelimesini yanlış anlamayın, bu kelime bu dilin işlemciye ve hafızaya olan yakınlığını belirtir, üst düzey diller ise daha çok programcıya yani insana yakındır.


Bu yüzden assembly dilinin özel kullanım alanları vardır. Kısaca bunları söyle sıralayabiliriz.

1- Bilgisayar sistemini yakından tanımak için,
2- Device driver (cihaz sürücüleri) yazmak için,
3- Chip’lere program yüklemek için (PIC, microcontroller gibi...)
4- İşletim sistemlerinin yapımında (OS),
5- Şifre kırma ve Hacking işlemleri için,
6- Virüs programları yazmak için,
7- Elektronik tablo’lama (Excel gibi) programlarında.

 

[murat335]

İLK X86 ASSEMBLY KODLARIMIZ
PC platformunda doğrudan hafızaya sembolik kod kullanmadan yazacağımız bu programcık için herhangi bir editör ve derleyici download etmenize gerek yok. DOS veya Windows işletim sistemine sahip bir PC kullanmanız kafidir. Sırasıyla şunları yapın;

1- Başlat menüsünden çalıştır’ı tıklayıp cmd programını çalıştırın. Şayet Windows 98 kullanıyorsanız başlat menüsünden MSDOS komut istemini çalıştırmanız gerekiyor. Hala DOS işletim sistemini kullanıyorsanız bilgisayarınızın power butonuna basmanız yeterlidir yani halihazırda komut isteminde olan bir trex siniz

2- Komut istemindeyken cd\ yazın ve root dizinine geçin burada kendinize md asm yazarak asm adında bir klasör oluşturun ve cd asm komutu ile klasörün içine girin. Tabi ki klasör oluşturmak için bu kadar eziyet çekmenize gerek yok, amacımız biraz nostalji. Maksat projemiz bir klasörde oluşsun.

- Debug yazıp enter tuşuna basın. Resimdeki görüldüğü gibi debug programı çalıştırıldığında ekranın solunda bir - simgesi görülür ve bu programla harikalar yapabilirsiniz

4- E 0100 yazıp enter tuşuna basınız.

 

[murat335]

5- b4 yazıp boşluk tuşuna (space bar) basın, 09 yazıp boşluk tuşuna basın, ba 0b 01 cd 21 b4 4c cd 21 4d 45 52 48 41 42 41 20 41 53 53 45 4d 42 4c 59 24 değerleri içinde aynı işlemi tekrar edin Şayet arada bir yerlerde hata yaparsanız klavyeden enter tuşuna basıp 4. adımdan itibaren yeniden başlayın. İşlem bitince ekran görüntüsü aşağıdaki gibi olacaktır.

6- Klavyeden Enter tuşuna basın ve ekran görüntüsü 3. adımdaki gibi olunca g tuşuna basıp ardından son olarak enter tuşuna tekrar basın

Yukarıdaki ekran çıktısında görüldüğü gibi konsol ekranına MERHABA ASSEMBLY yazdırdık ve debug programından çıkıp komut istemine geri döndük. Hala hevesiniz kırılmadıysa neler yaptığımızı tek-tek açıklayalım.
Debug programı Microsoft’un tüm işletim sistemlerinde bulunan, hafıza ve CPU’nun içindekileri görmemizi, düzenlememizi sağlayan bir programdır. Çok ilkel bir program olmasına rağmen beynimizin derinliklerine PC’nin yapısını kazıyacak olan ve bir assembly programcısının bilgisayara ne şekilde bakması gerektiği konusunda yardımcı olacak yegane programlardandır. En fazla 2 makale sonra Debug programını kullanmayı bırakıp daha jan-jan lı debuger programları kullanacağız, şimdilik böyle idare edelim.
Biraz önce Debug programının kendisi içinde kullanacağımız e (enter) ve g (go) komutlarını kullandık. e komutu hafızaya kod girişi yapmamızı sağlar ve g komutu ise CPU’ya şu sihirli kelimeyi söylememizi sağlar; "Ey CPU yazdığım bu kodları sırasıyla çalıştır bakayım". CPU programcının sadık kölesi olduğundan aynen denileni yapar.

 

[murat335]

E komutu ile hafızaya giriş yaptığımızı söyledik, komut isteminin en solunda 152F:0100 gibi bazı rakamlar gördünüz, buradaki 152F sizin bilgisayarınızda farklı olabilir, ama 0100 aynıdır. işte : simgesi ile ikiye ayrılmış bu 8 rakam hafızanın adresidir. Kodlar hafızaya yazılır, silinir, değiştirilir fakat bu süreçte değişmeyen tek şey hafıza adresidir. Adresler her zaman bizim onları doldurmamız veya erişmemiz için hali hazırda beklerler, bunu evinizin adresine benzetebilirsiniz. Eve anne gelir baba gelir arkadaş gelir bazen tatilde boş kalır yani evin içindekiler değişkendir ama ama ev adresi her zaman sabit kalır, ta ki ev yıkılana kadar

E komutu ile bu örnekte hafızanın 152F:0100 adresi ile 152F:011B adresleri arasını makine kodları ile doldurduk. Bunu yaparken kod yazacağımız adreste hali hazırda hangi kod’un olduğunu görme gibi bir lükse de sahiptik, tesadüfen hepsi 00’dı. Makine kodları CPU’nun anlayacağı yegane kodlardır ve 2’lik (binary) yada 16’lık (hexadecimal) gösterimle ifade edilirler. Zamanla binary gösterim biraz fazla yer kapladığından hexadecimal gösterim benimsenmiştir. Daha sonra hexadecimal gösterimin anlaşılması zor olduğundan sembolik kodlar ile yazılan Assembly programlama dili geliştirilmiştir. İnsan oğlu rahatına pek düşkün olduğundan daha sonra, kod yazması ve anlaşılması daha kolay olan B Programlama dilini geliştirmiş bu da yetmemiş C dilini geliştirmiştir. (Bu sıralamada Assembly programlama dilide A oluyor tabi ki) Programlama dilleri ABC diye devam derken C harfini çok seven programcılar buna ++ ve # gibi aksesuarlar takarak değişik varyasyonlar denemişler ve çokta başarılı olmuşlardır Neyse lafı fazla uzatmadan ve "ey programcı geçmişini bilmeyen geleceğinden bir haberdardır" diyerek konumuz geri dönelim.X86 PC’lerin hafızası byte adreslenebilir diye bir programcı ata sözü vardır. Bu söz her adrese en fazla 1 byte’lık kod yazabileceğinizi anlatır. Bizde burada öyle yaptık zaten, toplam 28 hafıza konumuna (memory location) kod yazdık ve göreceksiniz biraz sonra programı derleyip dosya haline getirince dosya boyutu 28 byte olacak.

Debug’ın g komutu ise meşhur fetch-decode-execute sürecini yani hafızadan al getir - kodunu çöz - icra et sürecini başlatır. İşte biz buna halk dilinde program çalışıyor diyoruz. Programı mikroişlemci (CPU) çalıştırır ve programcı tarafından kısmen kullanılabilir. Bu süreç programcıları fazla ilgilendirmez, daha çok donanımla alakalıdır, bu yüzden ayrıntıya girmiyorum. Ama çok istek gelirse bu şarkıyıda sizler için söyleyebilirim
BU KODLARI ÇOK SEVDİYSENİZ GELİN BUNLARI SAKLAMAK İÇİN BİR PROGRAM DOSYASI OLUŞTURALIM
Bu işlemi yapmak için öncelikle programda ne kadar kod kullandığımızı bilmemiz yani programın byte cinsinden uzunluğunu bilmemiz gerekir. Kodları kendi elimizle teker teker girdiğimizden uzunluğunun 28 byte olduğunu biliyoruz. Emin olmak için 5. adımdaki şekilden faydalanınız. Dosya oluşturma işlemi için ilk önce CPU’nun CX kaydedicisine (CX ne yahu, kaydedicide ne demek kardeşim dediğinizi duyar gibiyim merak etmeyin bu terimler ileride hiç ağzınızdan düşmeyecek) 28’in hex. karşılığı olan 1C’yi yazacağız. Daha sonra debug’ın N komutu ile dosyaya isim vereceğiz ve son olarak W komutu ile harddiskimize kayıt yapacağız. Son olarak debug’tan çıkıp komut istemine geri döneceğiz ve oluşturduğumuz programı çalıştıracağız. Lütfen aşağıdaki şekli inceleyiniz. (Yalnız komut istemi penceresini kapattıysanız işiniz yaş 1.adıma geri dönmeniz gerekiyor çünkü kodlar hafızadan silinmiş olabilir)

Meşhur DOS komutlarından olan "dir" ile tekrar bir nostalji yapıp dosyamızı görelim

Görüldüğü üzere 28 byte’lık merhaba.com adlı dosyamız oluşturuldu ve çalıştırılmaya hazır, o zaman hemen çalıştıralım.

Programımız konsol ekranına MERHABA ASSEMBLY yazdı ve işletim sistemi tarafından sonlandırıldı. Programımızı bir dosya haline getirdik, Microsoft’un işletim sistemlerinde 2 tür program dosyası mevcuttur ve bunlar dosya ismini takip eden EXE ve COM uzantıları (file extensions) ile tanınırlar.
alıntıdır.....