计算机组成与汇编基础问答详解

1、什么架构组件将内存与CPU连接起来？

总线（Bus）

2、当计算机关机时，程序存储在哪里？

当计算机关机时，程序通常存储在非易失性存储设备中，如硬盘、固态硬盘、U盘等。

3、缓存内存是如何帮助提高整体性能的？

若访问某内存位置，该值的副本会存入缓存。后续快速连续访问该内存位置时，可从缓存（CPU芯片内部）获取数据。

缓存优势

：从缓存读取数据比从主存读取更快。

缓存命中

：请求的数据能在缓存中找到时，系统通过从缓存读取数据来响应请求，可提高性能。

性能提升

：CPU芯片不断增加缓存内存、改进缓存映射策略，以提高整体性能。

4、在C++中，使用int声明的整数占用多少字节？

4字节

5、在英特尔X86 – 64架构中，每个地址可以存储多少字节？

1字节

6、给定32位十六进制数004C4B40₁₆，求：1. 最低有效字节（LSB） 2. 最高有效字节（MSB）

最低有效字节（LSB）是40；2. 最高有效字节（MSB）是00

7、给定32位十六进制数004C4B40₁₆，展示其小端字节序的内存布局，需显示内存中的每个字节。

在小端字节序中，最低有效字节（LSB）存于最低内存地址，最高有效字节（MSB）存于最高内存地址。

该32位十六进制数

004C4B40₁₆

的小端字节序内存布局如下：

地址（十六进制）	值
低地址	40
	4B
	4C
高地址	00

8、以下每个寄存器分别代表多少位：1. al 2. rcx 3. bx 4. edx 5. r11 6. r8b 7. sil 8. r14w

al

：8位

rcx

：64位

bx

：16位

edx

：32位

r11

：64位

r8b

：8位

sil

：8位

r14w

：16位

9、哪个寄存器指向要执行的下一条指令？

rip

寄存器指向要执行的下一条指令，在函数调用和返回的流程中，

call

指令会将64位的

rip

寄存器压入栈并跳转到函数，

ret

指令会从栈中弹出值到

rip

寄存器，从而跳转到

call

之后的行。

10、哪个寄存器指向栈的当前栈顶？

rsp寄存器指向栈的当前栈顶。

11、如果al被设为05₁₆，ax被设为0007₁₆，eax被设为00000020₁₆，rax被设为0000000000000000₁₆，请给出完整rax寄存器的最终完整内容。

0000000000000000₁₆

12、如果rax寄存器被设置为十进制的81,985,529,216,486,895（十六进制的123456789ABCDEF），那么以下寄存器的十六进制内容分别是什么？1. al 2. ax 3. eax 4. rax

al

：EF₁₆

ax

：CDEF₁₆

eax

：89ABCDEF₁₆

rax

：123456789ABCDEF₁₆

13、给出以下各项的取值范围：1. 有符号字节 2. 无符号字节 3. 有符号字 4. 无符号字 5. 有符号双字 6. 无符号双字

有符号字节：-128 到 +127

无符号字节：0 到 255

有符号字：-32768 到 +32767

无符号字：0 到 65535

有符号双字：-2147483648 到 +2147483647

无符号双字：0 到 4294967295

14、给出以下二进制数的十进制值：1. 0000101₂ 2. 0001001₂ 3. 0001101₂ 4. 0010101₂

0000101₂

的十进制值为 5；

0001001₂

的十进制值为 9；

0001101₂

的十进制值为 13；

0010101₂

的十进制值为 21。

15、给出以下十进制数值的十六进制、字节大小、补码表示。注意，需要两位十六进制数字。1. -3₁₀ 2. +11₁₀ 3. -9₁₀ 4. -21₁₀

本题可根据补码计算方法求解。对于正数，其补码等于原码；对于负数，先求其绝对值的二进制表示，再取反加 1 得到补码。

-3₁₀：3 的二进制为

00000011

，取反为

11111100

，加 1 后为

11111101

，十六进制为

FD

；

+11₁₀：11 的二进制为

00001011

，正数补码等于原码，十六进制为

0B

；

-9₁₀：9 的二进制为

00001001

，取反为

11110110

，加 1 后为

11110111

，十六进制为

F7

；

-21₁₀：21 的二进制为

00010101

，取反为

11101010

，加 1 后为

11101011

，十六进制为

EB

。

所以答案依次为

FD

、

0B

、

F7

、

EB

。

16、给出以下双字大小的十六进制补码值对应的十进制值。1. FFFFFFFB₁₆ 2. FFFFFFEA₁₆ 3. FFFFFFF3₁₆ 4. FFFFFFF8₁₆

-5；2. -22；3. -13；4. -8

17、以下哪个十进制数值在二进制中有精确表示？1. 0.1 2. 0.2 3. 0.3 4. 0.4 5. 0.5

5

18、以下每个字符的十六进制 ASCII 码是什么：1. “A” 2. “a” 3. “0” 4. “8” 5. 制表符

"A"

：

0x41


"a"

：

0x61


"0"

：

0x30


"8"

：

0x38


制表符：

0x09


19、本章中使用的汇编器名称是什么？

yasm汇编器

20、在汇编语言程序中，注释是如何标记的？

在汇编语言程序中，分号（

;

）用于标记注释。分号可放在任何位置，包括指令之后，分号后的任何字符都会被汇编器忽略。

21、已初始化数据声明所在的节的名称是什么？

数据节（data section）

22、未初始化数据声明所在的节的名称是什么？

BSS节

23、代码被放置的节的名称是什么？

.text

24、为以下变量及其给定值进行数据声明：1. 字节大小的变量bNum设置为1010；2. 字大小的变量wNum设置为10291；3. 双字大小的变量dwNum设置为2126010；4. 四字大小的变量qwNum设置为10000000000。

1. bNum db 1010
2. wNum dw 10291
3. dwNum dd 2126010
4. qwNum dq 10000000000

25、以下各项的未初始化数据声明是什么：1. 名为 bArr 的 100 个元素的字节数组；2. 名为 wArr 的 3000 个元素的字数组；3. 名为 dwArr 的 200 个元素的双字数组；4. 名为 qArr 的 5000 个元素的四字数组

1. bArr resb 100；
2. wArr resw 3000；
3. dwArr resd 200；
4. qArr resq 5000

26、在文本段中，标志程序开始所需的声明有哪些？

需包含如下声明：global _start _start:

27、汇编器的第一遍处理会执行哪些操作？

第一遍处理的基本操作包括：

创建符号表

展开宏

计算常量表达式

为程序中的所有语句分配地址

处理一些汇编器指令

28、汇编器第二遍扫描执行哪些操作？

汇编器第二遍扫描执行的基本操作

最终生成代码

创建列表文件

（如果有请求）

创建目标文件

详细说明

代码生成

：需要使用符号表检查程序符号并获取相应的地址。

列表文件

：可用于调试目的。

目标文件

：如果没有错误，将在第二遍扫描时创建最终的目标文件。

29、链接器执行哪些操作？

链接器的操作包括：

将较小的解决方案组合成一个可执行单元；

若使用了用户或系统库例程，链接器会包含相应的例程，将目标文件和库例程组合成一个可执行模块，把机器语言代码从每个目标文件复制到一个可执行文件中；

调整可重定位地址，满足外部引用，并将外部引用的最终位置放入代码中。

30、加载器会执行哪些操作？

尝试打开可执行文件（验证其存在性和权限）

读取头部信息

请求操作系统创建新进程

若成功，读取可执行文件的其余部分并加载到内存（由操作系统指定位置）

加载完成后通知操作系统

注意：加载器不运行进程

31、请给出一个常量表达式的例子。

假设常量 BUFF 已定义，指令 mov rax, BUFF+5 中包含一个常量表达式。

32、为确保程序易于调试，汇编和链接步骤中需要什么选项？

-g 限定符

33、continue命令具体有什么作用？

continue

命令用于继续执行程序到下一个断点。

continue <n>

命令同样是继续执行程序到下一个断点，但会跳过

n - 1

次到达断点的情况，可用于快速到达循环的第

n

次迭代。

34、寄存器窗口如何显示？

寄存器窗口默认不显示，可通过选择顶部菜单栏中的“Status → Registers”来查看。

35、调试器启动后，用户如何退出？

使用’quit’或’q’命令可退出调试器。

36、描述设置断点的多种方法。

可以通过在底部窗口的

(gdb)

提示处输入

break <label/addr>

或

b <label/addr>

命令来设置断点，其中

<label/addr>

指标签或地址。

37、从文件中读取调试器命令的调试器命令是什么？

source

38、当 DDD 显示一个绿色箭头指向一条指令时，这意味着什么？

绿色箭头指向的是下一条要执行的指令，即该箭头所指的语句尚未执行。

39、显示当前栈顶值的调试器命令是什么？

x/ug $rsp

40、显示当前栈顶的五个值的调试器命令是什么？

x/5ug $rsp

41、输入一个示例程序，对该程序进行汇编和链接操作，然后执行调试器。在标签“last”处设置断点并执行程序直至该断点。最后根据变量大小输入相应的调试器检查内存命令，交互式验证所执行的计算是否得出了正确的值。

本题为操作步骤描述，需按以下步骤操作：

输入示例程序；

对程序进行汇编和链接操作；

执行调试器；

在标签

last

处设断点并执行程序到该断点；

根据变量大小输入调试器检查内存命令，交互式验证计算结果。

42、创建一个汇编和链接脚本文件，用该脚本对程序进行汇编和链接，确保脚本能正确完成汇编和链接操作。

可创建如下简单的 bash 汇编/链接脚本：

#!/bin/bash
# 简单的汇编/链接脚本。

if [ -z $1 ]; then
    echo "Usage: ./asm64 <asmMainFile> (no extension)"
    exit
fi

将上述脚本保存为一个文件，例如

asm64

，然后给该文件添加可执行权限：

chmod +x asm64

之后，在终端中运行该脚本并传入汇编主文件（不带扩展名）作为参数，即可完成汇编和链接操作。

43、解释以下两条指令的区别：1. mov rdx, qword [qVar1] 2. mov rdx, qVar1

下面是给定的【文本内容】：

指令

mov rdx, qword [qVar1]

是将内存地址

qVar1

处的8字节（64位）数据传送到寄存器

rdx

中；

指令

mov rdx, qVar1

是将变量

qVar1

的地址传送到寄存器

rdx

中。

44、下面列出的每条指令的源操作数的寻址方式是什么？请用寄存器寻址、立即数寻址、内存寻址或非法指令来回答。指令如下：mov <目的操作数>, <源操作数>；mov ebx, 14；mov ecx, dword [rbx]；mov byte [rbx+4], 10；mov 10, rcx；mov dl, ah；mov ax, word [rsi+4]；mov cx, word [rbx+rsi]；mov ax, byte [rbx]

- `mov ebx, 14`：立即数寻址
- `mov ecx, dword [rbx]`：内存寻址
- `mov byte [rbx+4], 10`：立即数寻址
- `mov 10, rcx`：非法指令
- `mov dl, ah`：寄存器寻址
- `mov ax, word [rsi+4]`：内存寻址
- `mov cx, word [rbx+rsi]`：内存寻址
- `mov ax, byte [rbx]`：内存寻址

45、给定以下变量声明和代码片段：ans1 dd 7 mov rax, 3 mov rbx, ans1 add eax, dword [rbx] 执行后eax寄存器中的值是什么？以十六进制完整寄存器大小显示。

0x0000000A

46、给定以下变量声明和代码片段：list1 dd 2, 3, 4, 5, 6, 7；mov rbx, list1；add rbx, 4；mov eax, dword [rbx]；mov edx, dword [list1]。执行后eax和edx寄存器中的值是什么？以十六进制、完整寄存器大小显示答案。

eax寄存器中的值为0x00000003，edx寄存器中的值为0x00000002。

47、给定以下变量声明和代码片段：lst dd 2, 3, 5, 7, 9 mov rsi, 4 mov eax, 1 mov rcx, 2 lp: add eax, dword [lst+rsi] add rsi, 4 loop lp mov ebx, dword [lst] 执行后，eax、ebx、rcx 和 rsi 寄存器中的值是什么？以十六进制、完整寄存器大小显示。注意，要密切关注寄存器大小（32 位与 64 位）。

要得出具体的十六进制值，需逐步分析代码：

初始化寄存器值

：

–

rsi

初始化为 4

–

eax

初始化为 1

–

rcx

初始化为 2

循环操作

：

– 每次循环将

lst

偏移

rsi

处的双字值加到

eax

上

– 然后

rsi

加 4

– 循环共执行 2 次

根据计算，

eax

最终值为：

eax=1+7+9=17eax=1+7+9=17

对应的十六进制为：

0x000000110x00000011

寄存器赋值

：

– 将

lst

处的双字值赋给

ebx

，即

lst

的首元素 2

– 对应的十六进制为：

0x000000020x00000002

循环结束后的寄存器状态

：

–

rcx

在循环结束后为 0

– 对应的十六进制为：

0x000000000x00000000

–

rsi

经两次加 4 后为 12

– 对应的十六进制为：

0x0000000C0x0000000C

最终结果：

eax

为

0x00000011

ebx

为

0x00000002

rcx

为

0x00000000

rsi

为

0x0000000C

48、更新示例程序，以找出数字列表中的最大值、最小值和平均值。使用调试器执行该程序并显示最终结果。创建一个调试器输入文件来展示结果。

需先更新示例程序，添加找出数字列表最大值、最小值和平均值的代码。

接着使用调试器运行该程序，查看并记录最终结果。

最后创建一个调试器输入文件，将结果展示其中。

49、实现一个程序，计算一组正四棱锥中每个正四棱锥的侧总面积（包括底面）和体积。计算出这些值后，程序要找出总面积和体积的最小值、最大值、总和以及平均值。使用调试器执行程序并显示最终结果。创建一个调试器输入文件来展示结果。

可按以下步骤实现该程序：

编写汇编语言程序，先通过循环计算每个正四棱锥的侧总面积和体积，存储在数组中；再用另一个循环找出每个数组的总和、最小值和最大值，最后计算平均值。

公式为：

–

totalSurfaceAreas(n) = aSides(n) * (2*aSides(n)*sSides(n))


–

volumes(n) = (aSides(n)^2 * heights(n)) / 3


且所有数据为无符号值。

使用调试器执行程序，观察并记录最终结果。

创建一个调试器输入文件，将计算得到的总面积和体积的最小值、最大值、总和以及平均值等结果记录其中。

50、创建一个程序来对一个数字列表进行排序。使用以下冒泡排序算法：从列表长度减 1 到 0 遍历变量 i，每次遍历开始时将 swapped 设为 false；从 0 到 i – 1 遍历变量 j，如果列表中索引为 j 的元素大于索引为 j + 1 的元素，交换这两个元素的值，并将 swapped 设为 true；如果 swapped 为 false，则退出外层循环。使用调试器执行该程序并显示最终结果。创建一个调试器输入文件来展示结果。

以下是实现该功能的 Python 代码示例：

lst = [5, 3, 8, 4, 2]
len_lst = len(lst)
for i in range(len_lst - 1, 0, -1):
    swapped = False
    for j in range(i):
        if lst[j] > lst[j + 1]:
            tmp = lst[j]
            lst[j] = lst[j + 1]
            lst[j + 1] = tmp
            swapped = True
    if not swapped:
        break
print("排序后的列表:", lst)

将上述代码保存为一个 Python 文件（例如

sort_program.py

），然后可以使用 Python 调试器（如

pdb

）来执行该程序。要创建调试器输入文件，可以在代码中添加适当的日志记录，将结果输出到文件中。例如：

import pdb

lst = [5, 3, 8, 4, 2]
len_lst = len(lst)

with open('debugger_input.txt', 'w') as f:
    def sort_list():
        for i in range(len_lst - 1, 0, -1):
            swapped = False
            for j in range(i):
                if lst[j] > lst[j + 1]:
                    tmp = lst[j]
                    lst[j] = lst[j + 1]
                    lst[j + 1] = tmp
                    swapped = True
            if not swapped:
                break

    pdb.Pdb(stdout=f).runcall(sort_list)
    f.write("排序后的列表: " + str(lst))

运行上述代码后，会生成一个名为

debugger_input.txt

的文件，其中包含调试信息和最终的排序结果。

51、哪个寄存器指向栈顶？

rsp寄存器用于指向当前栈顶。

52、执行

push rax

指令会产生哪两个结果？

首先，相应地调整rsp（rsp – 8）；然后，将操作数复制到[rsp]。

53、pop rax 指令从栈中移除多少字节的数据？

8 字节。因为 pop

指令是弹出 64 位操作数，64 位等于 8 字节。

54、给定以下代码片段：mov r10, 1 mov r11, 2 mov r12, 3 push r10 push r11 push r12 pop r10 pop r11 pop r12。执行后 r10、r11 和 r12 寄存器中的值是什么？以十六进制、完整寄存器大小显示答案。

r10 为 `0x0000000000000001`，r11 为 `0x0000000000000002`，r12 为 `0x0000000000000003`

55、给定以下变量声明和代码片段：lst dq 1, 3, 5, 7, 9；mov rsi, 0；mov rcx, 5；lp1: push qword [lst+rsi

8]；inc rsi；loop lp1；mov rsi, 0；mov rcx, 5；lp2: pop qword [lst+rsi

8]；inc rsi；loop lp2；mov rbx, qword [lst]。解释代码执行后的结果是什么？

代码首先将数组

lst

中的元素依次压入栈中，由于栈是后进先出的数据结构，之后再将栈中的元素依次弹出并放回数组

lst

中，这会使数组

lst

的元素顺序反转，变为

9, 7, 5, 3, 1

。最后将反转后数组的第一个元素（即

9

）存入寄存器

rbx

中。所以执行后，

rbx

寄存器的值为

9

。

56、编写一个程序，判断一个以空字符结尾、代表一个单词的字符串是否为回文。回文是指一个单词正读和反读都相同。例如，“anna”、“civic”、“hannah”、“kayak”和“madam”都是回文。可以通过将字符串中的字符逐个压入栈中，然后从字符串开头开始将栈中的元素与字符串进行比较来实现。使用调试器执行该程序并显示最终结果。创建一个调试器输入文件来展示结果。

以下是实现该功能的Python代码示例：

def is_palindrome(word):
    stack = []
    for char in word:
        stack.append(char)
    for char in word:
        if char != stack.pop():
            return False
    return True

word = "anna"
result = is_palindrome(word)
print(f"字符串 '{word}' 是否为回文: {result}")

在Python中没有直接的调试器输入文件概念，但在其他编程语言（如C、C++）中，可按以下步骤操作：

编写代码，例如C语言代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int is_palindrome(char *word) {
    int len = strlen(word);
    char stack[len];
    int top = -1;
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        stack[++top] = word[i];
    }
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        if (word[i] != stack[top--]) {
            return 0;
        }
    }
    return 1;
}

int main() {
    char word[] = "anna";
    int result = is_palindrome(word);
    printf("字符串 '%s' 是否为回文: %s
", word, result ? "是" : "否");
    return 0;
}

使用调试器（如GDB），创建一个包含调试命令的输入文件，例如

debug_input.txt

，内容可以是：

file your_program
break main
run
next
... （根据需要添加更多调试命令）

运行调试器并指定输入文件：

gdb -x debug_input.txt

。