Computer & Technology & Science

Mantiksal komutlarin kombine kullanilimi

Buraya kadar anlattigim mantiksal komutlari beraber ve kombine olarak kullanabiliriz. Sayisal olarak verdigimiz CL register degeri biz bir degisiklik yapmadigimiz süre ayni kalir ve birden fazla komutta kullanabiliriz. Yine kaydirma ve çevirme komutlarini beraber kullanabiliriz. Bu sayede ortaya hem degisik hesaplamalar hemde kisa yoldan güçlü algoritmalar çikabilir.

Daha hizli oldugu ve yer kapladigi opkod sayi daha az oldugu için register temizlemelerinde veya atlama komutlarinda da karsilastirici olarak kullanabiliriz.

Örnegin bir registerin degerini 0 yapmak için XOR REG,REG dememiz yeterli. Buradaki REG olarak belirttigim sembollerin ikiside mutlaka ayni register olmak zorunda. Register kendi kendine XOR islemine tabi tuttugu için bütün bitleri reset olacaktir.Ayni sekilde bir döngü içinde sayinin yada döngünün bitip bitmedigini (0 olmasini) kontrol için OR REG,REG komutunu kullanabiliriz. Iki yöntemide asagidaki örnekte kullandim.

mov eax,12345678
xor ebx,ebx
dongu:
shr eax,1
inc ebx
or eax,eax
jnz dongu

Ayni sekilde 32 bitlik bir sayida istedigimiz 16 bitlik yada 8 bitlik bölümü resetleyebiliriz. Bunuda AND komutu ile yapiyoruz.

mov eax,12345678h ; eax = 12345678
and eax,0ffff0000h ; eax = 12340000

yada tam tersi diger 16 bitlik blok için

mov eax,12345678h ; eax = 12345678h
and eax,0000ffffh ; eax = 00005678h

NOP Komutu

NOP komutu islem yok komutudur. Bu komut normalde herhangi bir islem yapmasada donanim bazinda hafizayi yenileme gibi küçük bir islevi vardir. Hiçbir register, bayrak yada adres bu komuttan etkilenmez.

CLI - STI Komutlari

Bu komutlar gerçek modda interruptlarin açilip kapanmasindan önemli bir role sahiptirler. EFLAG içerisinden Interrupt bayragi sisteme interruptlar ile ilgili kesmeleri ve maskelemeler bildirir. Eger bir kesmeyi ele geçireceksek (hook) ve bu islemler herhangi bir kesme yada debug olayina maruz kalmamasi gerekiyorsa(genel olarak böyledir) ilk olarak CLI komutu çalistirilmali ve gerekli kritik islem yapildiktan sonra STI ile eski haline (kesmeler açik) döndürülmeli. Normalde korumali modda dolayisiyla windows altinda bir islevi yoktur.

INC - DEC komutlari

INC ve DEC komutlari registerleri, adresleri, yada degerleri azaltmak - arttirmak içindir. Bu komutlar 8,16 ve 32 bit adreslenebilmekte ve bu bit degerlerinde azaltma- arttirma islemleri yapabilmektedir. Her iki komutta her çalismasinda sadece 1 bytelik azaltma veya arttirma yapmaktadir. Daha fazla adimlarda azaltma-arttirma yapmak için ADD ve SUB komutlarini kullanmaliyiz. Genel kullanilis sekilleri söyledir:

inc byte ptr [402300h] ; 402300h adresindeki degeri +1 arttirir
dec byte ptr [sayi] ; sayi isimli hafiza bölgesini -1 düsürür.
inc eax ; EAX registeri +1 arttirir
dec cl ; CL registeri -1 düsürür
inc dword ptr [label1] ; label1 isimli bölgeyi dword (32bit) cinsinden arttirir
dec dword ptr [sonuc] ; Sonuç isimli hazifa adresini dword (32bit) cinsinden düsürür.

Burada direkt hafiza adresi adresleniyorsa ve belirtigimiz yer istedigimiz bit cinsinde degilse program derlenirken hata verir ve dosyayi olusturmaz. Eger DEBUG gibi bir programla direkt kod olarak yaziyorsak ne kadarlik deger adreslediysek o kadar bit üzerinde islem olur.

DEC ve INC komutlari olusturduklari yeni degerlere göre bayrak registeri etkilerler. Bu sayede degerleri ve islemleri kontrol altinda tutabiliriz.

Örnegin:

mov eax,1000
dongu1:
dec eax
jnz dongu1

Burada karsilastirma komutu kullanmadan bir DEC EAX komutunun hemen ardindan bir kontrol olusturabiliyoruz. Böylece EAX = 0 oluncaya kadar döngü devam ediyor.

Baska bir örnek:

xor ebx,ebx
dongu1:
inc ebx
cmp ebx,1234
jnz dongu1

Burada da arttirilan EBX register degerini kontrol ediyoruz ve özel olarak bekledigimiz 1234 degerine ulasincaya kadar arttirma yapiyoruz. EBX = 1234 olunca döngü bitiyor ve program jnz dongu1 komutundan sonraya devam ediyor.

IN / OUT Komutlari

Önceki konularda kisaca bahsettigim "portlar" sistemin kaynaklarina ulasmanin en son noktasidir. Örnegin sistemimizde takili olan bir ekran karti donanim olarak bir ID (isaret) içerir. Bu isareti bulan donanim bu kartin kaynaklarini sisteme açar ve ilgili bölüme portlar tahsis eder. Böylece sistem ekran kartina bir bilgi gönderecegi zaman bu portlari kullanir. Portlar sistem ile sistem birimleri arasindaki haberlesme yollaridir. Bu yollar CPU tarafindan kullaniciya açilmistir. Bunun olmasi mecburidir çünkü isletim sistemleri ve ROM bu portlar ile haberlesmeyi saglarlar.

CPU bize 8,16 ve 32 bitlik port haberlesmelerine olanak saglamistir. Bu haberlesme hem okuma hemde yazma yönlüdür. Bütün portlarin status denilen öndegerlerin belirtildigi bir status portu vardir. Örnegin diskin bir sektörünü okumamiz gerektiginde önce hangi sürücü, sectör,track gibi bilgileri vermemiz gerekir. Sonra okuma islemi için IN komutunu kullanabiliriz.

Gerçek modda portlar okuma ve yazma için serbertçe kullanildigi halde Korumali modda bu ancak en yüksek hassasiyet (ring0) ortaminda mümkün olmaktadir. Bu ortami VXD ile veya w9x tabanli sistemlerde kisitlida olsa DLL ile olusturabiliriz. Gerçek modda sistem programlamasi mümkün hale gelmesi tamamen portlarin kosulsuz çalisabilmesindendir. Örnegin bir DOS tabanli program bütün islemlerini portlar ve direkt adresleme ile yapabilir. Yazilari VideoRom'a yazabilir ve sesleri portlar ile çikarabilir.

IN komutu, sistem ile haberlesmede 'al' komutudur. Bu komut ile port okunur. Kullanilisi : IN AL,DX gibidir. Burada DX register port numarasini ve AL register ise okunan degerin yüklenecegi registeri gösterir. Fakat A ve DX register sabittir. Yani biz IN BL,CX diyemeyiz. IN/OUT komutlari için A ve DX registerler ayrilmis ve asil kullanilandirlar.

IN komutu ile 8,16 ve 32 bitlik okuma yapabiliriz. Bunun için IN AL,DX örnegindeki AL registerin degerini 16 ve 32 bitlik register degerleri olarak arttiririz. 16 bitlik okuma için INSW AX,DX ve 32 bitlik okuma için INSD EAX,DX  seklinde kullaniriz. Burada dikkat ederseniz DX hiçbir zaman degismez. DX register okunacak portun adresini verir ve bu deger 16 bitten (65535) büyük olamaz. Zaten su anda kullandigimiz sistemler bunun binde birini bile kullanmiyorlar.

OUT komutu, sistem ile haberlesmede 'gönder' komutudur. OUT komutu ile DX register ile belirttigimiz porta 8,16 veya 32 bitlik bir deger gönderebiliriz. Aynen IN komutunda oldugu gibi A ve DX registerler asil olarak kullanilir ve degismez. Yine OUT komutu port adresi olarak en büyük 16 bit bir deger kullanabilir. OUTSW 16 bit gönderme ve OUTSD 32 bitlik bir gönderme yapar.

Ayrica hem IN hemde OUT komutunu DX register olmadan port degeri vererek de islem yapmak mümkündür.
Örnegin :   IN AL,03f8h gibi.

BSWAP komutu

Bu komut sadece 32 bit olarak çalisir.Bu komut birkaç komutla yapilabilecek bir islevi tek basina ve hizli olarak yerine getirir. Görevi ise bir registerin bitlerini tersden yer degistirmektir. Örnegin:

mov eax,001110110b  eax = 001110110b
bswap eax                         <---eax--->
eax = 011011100b

Yukarida örnekte görüldügü gibi bitler bastan sona yerdegisir. Bu komut ASCII den onaltilik yada onluk degerlere dönüsümlerde çok kullanilir. Ayrica lojik islemlerde vazgeçilmezdir.

CBW ve CBWE komutlari:

Bu komutlar yine bswap komutu optimize için önemli bir komuttur.A register asil kullanilandir ve amaç A register üzerinde islem yapmaktir. CBW komutu 16 bitlik degeri 8 bitlik degere dönüstürür. Elimizde eger 0aa55h gibi bir deger varsa CBW komutundan sonra registerde sadece 055h degeri kalir. 0aah CBW komutu tarafindan resetlenir. Ayni sekilde CBWE komutuda registerin yüksek bitini resetleyerek elimzde 16 bitlik bir deger olmasini saglar.

Örnegin :

mov ax,0aa55h        ax = 0aa55h
cbw                        
                             ax = 0055h

CBSW komutunu örneklemek gerekirse:

mov eax,12345678h     ax = 12345678h
cwde
                            ax = 00005678h
olacaktir.

CDW ve CDQ komutlari

Bu komutlarda CWD ve CBSW gibi ancak islemleri tam tersdir. Asil olarak AX ve DX registeri alirlar. CWD komutu 16 bitlik bir degeri 32 bit degerini çikarir. Ancak bu deger ayarlamasi DX registerde olur. Burada önemli bir konu ise negatif sayilar ve pozitif sayilardir. Normalde 7fffh kadar olan sayilar negatif sayilir ve DX registeri bütün bitleri reset (0) olacaktir. 8000h ile 0FFFFh arasi ise pozitif sayilar olarak kabul görür ve DX registerin bitleri set (1) olacaktir. Örnegin:

mov ax,0aa55h        ax = 0aa55h, dx = 0000
cdw
                             ax = 0aa55h, dx = 0FFFFh

CDQ komutu ise ayni CDW komutu gibi genisletme islemi yapar. Bu genisletme 32 bitten 64 bite dogru olur ve yine CDW komutu gibi sonuç EDX register üzerinde olur.

mov eax,12345678h        eax = 12345678h, edx = 0
cdq
                                eax = 12345678h, edx = 0 (negatif oldugu için, pozitif olsa 0fffffffh olacakti)

CLC, STC, CLD, STD komutlari

Bu komutlar tamamen Carry flag (bayrak) üzerinde etkilidir. CLC komutu C bayragini 0 (reset) yapar. Bu sayede atlama komutlari istenilen yere atlamayi saglayabilir. Ayni sekilde STC komutuda C bayragini 1 (set)  yapar.

Bu iki komut prosedürler için anahtar olarak kullanilabilir. Örnegin :

    call proc1
    jc jumpproc1
.....

proc1:
    mov al,[data1]
    cmp al,0ffh
    je setcarry
    stc
    ret
setcarry:
    clc
    ret

Burada call proc1 ile program alt dizini çagriliyor. Hatirlarsaniz bu komut ret komutu ile kendisinden sonra geri döner ve islemine devam ederdi. Proc1' de data1 isimli adresten al register bir deger yükleniyor. Ancak deger herhangi bir deger olabilir. Eger yüklenen deger 0FF ise setcarry isimli yere atlama yapar ve C bayragini resetler. Eger degilse C bayragi set olacaktir. Durum ne olursa olsun sonlarindaki RET komutlari çagrildiklari yerden sonraya yani JC JUMPPROC1 adresine dönecektir. Bu  atlama komutuda C bayraginin durumu test edecek ve set ise atlama islemini gerçeklestirecektir.

CLD ve STD komutlari ise Direction Flag (yön bayragini) sifirlar yada 1 yapar. D bayragi string islemlerinde islem yönünü tayin eder. Daha önceden anlattigim SCAS,MOVS gibi blok islem komutlarinda SI ve DI registerlerin yönünü degistirir. Yani normalde D bayragi reset ise verdigimiz adresten sonraya (ileriye) dogru islem yapar. Ancak D bayragi set ise geriye dogru islem yapar.

CLI ve STI  komutlari

Bu komutlar I bayragi ( interrupt = kesme bayragi) üzerinde set veya reset islemi yapar. Bu komutlar kritik  islemlerde interrupt çagrimlarini kapatip-açmak için kullanilir. Dolayisiyla bu iki komut gerçek modda daha fazla kullanim alani bulur. Örnegin bir TSR yapmak için interrupt degerini alip yerine kendi adresimizi koymak isteriz. Bu islem esnasinda olusabilecek en küçük kesme çagrimi sistemin kilitlenmesine ve veri kaybina neden olabilir. Bunun için önce CLI komutu ile kesme bayragi kapatilir. Isimizi bitince tekrar STI komutu ile bayragi açariz. Bu komutlar kullanilmadan TSR vektör alimi (hook) yapilamaz mi ? Yapilabilir ancak her zaman risk tasir. En güvenli yol kesme bayragini açip kapatmaktir.

cli
xor ax,ax
mov ds,eax
mov ax,[21*4]
mov bx,[[21*4+2]
mov word ptr [21*4],myproc
mov word ptr [21*4+2],cs
sti

INT ve INTO, IRET ve SIGT Komutları

INT komutu daha öncede bahsettiğim gibi işletim sisteminin yada sistemin kesme tablosundan bir kesmeyi (interrupt) çağırmayı sağlar. Kesmeler sistem kesmeleri, işletim sistemi kesmeleri ve boş kesmeler olarak ayrılırlar. Bu kesmelerde dinamik ve statik olarak ikiye ayrılırlar. Dinamik kesmeler sürekli yada belli zaman aralıklarıyla çalşırlar. Statik kesmeler ya işlem olunca yada hiç çalışmazlar Boş kesmeler kullanıcılara ayrılmıştır ve statiktirler. Dinamik kesmelere örnek olarak 08h kesmesini verebiliriz. Bu sistem zamanlayıcısı (system timer) kesmesidir ve saniyede 18.2 kez gibi bir periyodu vardır.

Kesme tablosu 0:0 segmentinde başlar var segment:offset mantığı ile çalışır. Yani ilk olarak kesmenin segmenti ve sonrada adresi yer alır. Korumalı modda ise "kesme betimleyici tablo" olarak değişmiştir.

(Yukarıda gerçek modda interrupt tablosunu görüyorsunuz. Int1'in  vectörü   025f:1528  )

Bir kesmenin vektörlerini bulmak için kesme sayısı*4 işlemini yapabiliriz. Burada 4 olmasının nedeni segment:offset ikisinin herbirinin 16 bitlik değerler olmasındandır. Kesme vektörlerini değiştirebiliriz. Ancak mutlaka geriçağrım (callback) olmak zorunda. Aksi takdirde sistem dönüşümü sağlanamadığı için kilitlenme ve hatalara neden olacaktır.

INT komutlarının seg:off adreslerinde işleme başladıktan sonra daima IRET komutu ile geriye döner. Bu komut kesme dönüşümü için tasarlanmış bir RET komutunun türevidir. Aynı şekilde korumalı modda IRETD komutu geri dönüşüm sağlar.

INTO komutu ise taşma kesmesini çağırmak için tahsis edilmiştir. Taşma durumunu yani overflow durumu bayrak registerde kontrol altındadır ve sistem 4 numaralı kesmeyi bu bayrak için tahsis etmiştir.

Özel kesmelerin başında INT 3 kesmesi gelir. Bu kesme CPU' nun vermiş olduğu "debug" özelliğine yardımcı olarak "kesme noktası" (breakpoint) özelliğini işletir. Diğer kesme numaraları INT komutu ile iki byte uzunluğunda iken INT 3  komutu sadece 1 byte uzunluğundadır.

Debug işlemi işlemcinin desteklediği bir özelliktir. Bu özellik Kapan bayrak (Trap flag) ile aktif  hale geçer ve bu bayrak set (1) olduktan sonra işlemci hem makine komutunda INT 1 kesmesini çağırır. Bu sayede hem registerler hem komutlar tek tek simule edilebilir.

Windows ortamında ise Windows debug için yukarıda bahsettiğim temel işlevi yapacak API fonksiyonları vermiştir. Öncelikle var olan yada yeni oluşturulacak bir process (oluşum, uygulama) DEBUG_ONLY ve DEBUG_ONLY_THIS_PROCESS şeklinde oluşturulur.Bu oluşumu CreateProcess ile gerçekleştirebiliriz. WaitForDebugEvent isimli API fonksiyonu ile olaylar akışına göre kontrol edilir. GetThreadContext ve SetThreadContext ile o andaki registerler, IP noktası, eflaglar alınabilir. WaitForDebugEvent sonrasi uygulama hafızaya yüklenmiş ve çalışmaya hazır ise uygulamanın EFLAG bayrağının TR (Kapan = trap) set ederiz ve uygulama hem komuttan sonra single-step exception üretir.

Kısaca :

CreateProcess DEBUG_ONLY,DEBUG_ONLY_THIS_PROCESS
WaitForDebugEvent

    .EXCEPTION_DEBUG_EVENT
    GetThreadContext, EFLAG
    or [eflag],TR
    SetThreadContext

...
    .EXCEPTIONS_ SINGLE_STEP
    GetThreadContext
    ReadProcessMemory
...
ContinueDebugEvent

şeklinde tablolandırabiliriz.

Önemli kesmelerden bazıları:

08h    -  Sistem Timer kesmesi
10h    -  Video kesmesi
13h    -  Disk işlemleri
16h    - Klavye işlemleri ve flash bios
21h    - Dos fonksiyonları kesmesi
25h    - Disk okuma
26h    - Disk yazma
33h    - Mouse işlemleri

SIGT komutu ise korumalı modda kesme betimleyici tabloyunun yerini öğrenmeye yarar. Bu sayede DOS ' da olduğu gibi kesme tablosuna ulaşırız. Yalnız bu tabloda vectörler 4 byte uzunluğunda değildir.32+16 bit yani 48 bit uzunluğundadır. 48 bitlik bir değeri fword ile gösterebiliyoruz. Bu tabloda vektörler taban adresi(32bit)+limit (16bit) şeklinde oluşur.

AAA, AAD, AAM, ASD komutları

Bu komutlar matematiksel toplama, çıkarma, çarpma ve bölme işleminden sonra ondalıktan taşan kısmı ayırırlar. Bu ASCII ayarlamasıdır ve görevini "ASCII MOD ondalık olarak" şeklinde özetleyebiliriz. Örneğin AAA komutu:

xor eax,eax         eax = 0
mov al,0a           eax = 0ah
aaa
                        eax = 0109h ( 0ah-9 = 1 = ah)

AAS komutu ise AAA' nın tam tersidir. Çıkarma işlemi sonucunda ondalık mod olarak düzeltme yapmadır. Yukarıdaki işlemde AAA yenine AAS kullanırsak sonuç eax =FF04h olacaktır.

AAM komutu ise çarpım işlemi sonunda ondalık düzeltme yapılmasıdır.  Yukarıda örnekde AAA yerine AAM olursa sonuç 0100h olacaktır. Çünkü 0ah içinde 1 tane 9 var.

AAD komutu ise bölme işlemi sonunda ondalık düzeltme yapılmasıdır.

HLT ve WAIT komutu

Bu komutlar normal programlarda pek görülmezler. Çünkü işletim sisteminin programlanmasıyla ilgilidirler. HLT komutu Intel tarafından işlemciyi durdurur şeklinde açıklanmıştır. Ancak Windows gibi çok işlemcili bir işletim sisteminde işlemciyi durdurmak sözkonusu değildir. Gerçek modda maskeleme işlemi yapar. Wait komutuda bekleme işlemi yapmaya yarar ve yine işletim sistemi programlanması ile ilgilidir. Normalde bu iki komut sistem açılışı esnasında gerekli yerlerde kullanılırlar ancak sonra pek kullanım durumu sözkonusu olmaz.

CPUID,  RTSTC komutları ve Random

CPUID komutu işlemcinin türünü, cache( önbellek) uzunluğunu, modelini öğrenmek için CPUID komutunu kullanırız. Bu komut bize eax registerin 3 değerinde ayrı ayrı bilgiler verir. Çıkış bilgilerini EBX,ECX,EDX registerlere yükler. Bunlar yazı olabileceği gibi bit seviyesinde de olabilir. Örneğin Intel bir işlemci için:

mov eax,0
cpuid
mov [data1],ebx  ; 'Genu'
mov [data2],ecx  ; 'ntel'
mov [data3] ,edx ; 'inel'

Eğer EAX register 1 olursa CPUID komutu bize yine EAX ve EDX register ile versiyonu hakkında bir bilgi verecektir.

Eğer EAX register 2 olursa CPUID komutu bize EAX,EBX,ECX,EDX registerler ile biter bazında cache ve CPU bilgisi verecektir. Bunların tam listesini Intel dökümanlarından yada ilgili yardım dosyalarından bulabilirsiniz.

RDSTC komutu CPU sayacını okur. Bilgisayar çalışmaya başladığı andan itibaren saymayan başlayan sayaçlar vardır. Bunlar gerek işletim sistemi içerisinde gerekse RDSTC gibi sistem içerisindedir. RDSTC doğal bir random (rasgele sayı üretici) denilebilir. CPU' nun hızına bağlı olarak çalışır ve farklı işlemcilerde farklı değerler gözlenir. RDSTC dinamik bir sayaçtır. Dolayısıyla rasgele sayı üreten prosedürler içinde kullanılanır. EAX:EDX registerler ile 64 bitlik bir sonuca ulaşılabilir.

Şimdide randomlar yani rasgele üretilen sayılar konusuna değinmek istiyorum. Bu konu pek çok alanda önemli bir yer tutar. Maalesef bu konuda Türkçe olarak dile getirilen fikirler ya bir yerden alıntı olarak karşımıza çıkıyor yada iyice araştırılmadan söyleniliyor.  

Randomlar (rasgele sayı üreticileri) dinamik random ve statik random olarak ikiye ayrılır. Dinamik randomlar her çağrımda ve çalıştırmada farklı farklı sayılar üretir ve ortaya "tekrar edilmesi imkansız" bir sayı rutini çıkar. Bu random prosedürlerinin çekirdeği RDSTC gibi rasgele sayı üreten bir komuttan yada GetTickCount gibi bir API fonksiyonundan oluşur.

Statik randomlar ise  kullanıcının verdiği sayı ile matematiksel ve lojik işlemler yaparak istenilen değerde modlar yani sınırlar. Bunlar tam olarak gerçek randomlar değildir. Çünkü her defasında aynı sabit sayı girişi olduğu için ve aynı işlemler yapıldığı için aynı sayılar oluşur. Dolayısıyla rasgelelik olayı sahtedir. Ancak bu randomlar demolar - tanıtımlar gibi sabit animasyon, efekt yapan uygulamalardan kullanılır. Böylece istenilen sahnelerin veya olayların gerçekleşmesi sağlanır.

RDSTC ile işlemci hızını bulmaya yarayan örnek:
;------------------------------------------------------------------------------
.data
capt    db 'CPU Test',0
format    db 'CPU Speed = %lu Mhz',0
buffer    db 30 dup (0)

.code
main:
    xor eax,eax
    db 0fh,31h ;rdtsc
    mov ebx,eax
    call Sleep, 1000
    db 0fh,31h ;rdtsc
    sub eax,ebx
    sub eax,8
    xor edx,edx
    mov ecx,1000000
    div ecx
    call _wsprintfA, offset buffer, offset format, eax
    call MessageBoxA, 0 ,offset buffer, offset capt, 0            
    call ExitProcess , 0
   
;------------------------------------------------------------------------------

Kısaca program ilk olarak o andaki CPU sayacını alıyor. Sonra 1.000ms (1 sn) bekletiliyor ve yine o andaki CPU sayacı alınıp birbirinden çıkarılıyor. İndirgemek için 1.000.000' a bölünüyor ve işlemcinin 1 saniyede yaptığı işlem gücü yani işlemci hızını buluyor