使用times和align NASM指令将指令放置在复位向量所指地址

Question

我已经思考了一段时间以下的汇编代码（NASM IA-32）：

ORG 0xFF000 ; This is (1MB - 4KB) 0x100000 - 0x1000=0xFF000.
USE16 ;produce 16bit code
code_size EQU (end -init_16) ; calculates code length

times (4096-code_size) db 0x90 ; fills the rest of the memory with NOP's
init_16:
    cli ;disables interrupts (not really necessary, just an example)
    jmp init_16 ;infinite loop
align 16
end :

这只是一个例子。我们有一个处于实模式下的IA-32处理器，内存顶部的4K字节上有一块NVRAM（非易失性RAM）。复位向量指向0xFFF0，因此代码尝试将cli指令放置在0xFFFF0地址，无论在init16标签和align 16指令之间放置了多少指令（限制为16字节以适应1MB内存）。但我不明白它是如何做到这一点的。

我特别困扰于align 16和times指令。因为它们似乎取决于彼此的结果，所以我不知道NASM是如何解决这个问题的。

首先，我们有times指令需要align 16指令的结果。times需要知道align 16添加了多少字节，以更改code_size标签并用NOP填充剩余的内存空间。

我们还有一个align指令需要知道times指令的结果，以确定jmp指令结束的位置，然后计算要添加多少NOP以达到新的16位对齐位置。

因此，对我来说，这两个指令都取决于对方的结果。

此外，我不明白为什么cli指令总是最终独立在0xFFFF0地址上，即使在cli和jump之间添加了指令。这是目标，但我不知道它是如何工作的。

我认为这两个指令会产生不确定的系统，因此有许多不同的解决方案。例如，在我之前提出的代码中，我认为一种解决方案可能是： cli指令最终在0xFFFF1处。 jump指令在0xFFFF2处。 align 16使用NOP填充地址0xFFFF2到0xFFFFF。 因此，code size标签现在已被定义，times指令用NOP填充地址0x0000到0xFFFF0。

为什么这不是代码的行为？

- Gaston

Answer 1

首先，我认为在实模式下，“ORG”应该是一个64KB段中的16位偏移量，因此与“USE16”一起使用时，看到“ORG 0xFF000”有些奇怪。

这是多通道汇编器的奇妙之处

因为在第一通道中，汇编器尚不知道“end”和“init_16”标签，因此可以跳过依赖于它们的“times”。这将使当前偏移量（$）留在“ORG”处。然后是由“cli”编码产生的3个字节和短跳转“jmp init_16”的2个字节，接着是由“align 16”生成的13个字节。
此时，两个标签都已知，下一通道可以开始使用这些偏移量。计算“code_size”为16（两个标签之间的差异），因此“times”用4080个“nop”填充（4096-16）。
虽然现在这2个标签向上移动了4080字节，但它们之间的差异仍然相同（16），因此无需进行进一步的处理。代码已经解决。

此外，我无法想象为什么“cli”指令始终以独立于“如果在cli和jump之间添加指令”而言的0xFFFF0地址结尾。这是目标，但我不知道它是如何工作的

在这个“cli”后面添加几条指令并不会改变已概述的过程，只要两个标签之间的差异保持为16。您可以插入价值13字节的指令。

- Sep Roland

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非常感谢！现在我明白了！ - Gaston