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Código de máquina: mudanças entre as edições

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Todo [[computador]] possui um conjunto de instruções que seu [[processador]] é capaz de executar. Essas instruções são representadas por números ([[opcodes]]) constantes e variáveis em binário. Um programa em '''código de máquina''' consiste de uma sequência de números que significam uma sequência de instruções a serem executadas. Estes números não podem ser vistos num editor de texto, ou, caso se tente ver aparecem apenas um texto sem significado devido à existência de [[carácter de controle|caracteres de controle]]. Abaixo pode-se ver o que é mostrado ao se abrir um código de máquina de um PC com um editor de texto:
{{Execução de Programa}}


MZÀ�$Pÿv�èŠÿ]Ë3ÀP¸�F�
[[Ficheiro:hexedit-linux.png|thumb|[[Bootloader]] em código de máquina que exibe o texto "Hello World!" na cor verde.]]
ë�ƒF��¸�< uè2Àëä�Àt�Bª
Àu�C†à2Àùã�¬I,"t��"<\u�€<"u�¬I�öАé�îY�Ê.Ž�t�‰�”�C�Û�Û‹ô‹ì+ërâ‹å‰.–�Œ�˜�ã�‰v¸�vüÿv�
ÿv��èÅ�ƒÄ�ÿvþÿvü�èüêYY‹V�‹F�ë�Rÿvþÿvü�èWíƒÄ�‹å]ËU‹ìƒìHVW‹~�‹F�‰Fþ�Àu
´�Í!´3Àé•Š�˜‹ØŠ‡Ïn


Pode-se editar o código de máquina usando [[programa editor binário|programas editores binários]], como por exemplo o "debug" que roda sob o [[MS-DOS|DOS]] do [[Windows]]. Com estes programas pode-se ver o código não em [[binário]], mas em [[hexadecimal]], como mostrado abaixo nesta captura da tela do DOS com o debug aberto editando o programa "v.exe":
Um programa em '''código de máquina''' consiste de uma sequência de [[bytes]] que correspondem a instruções a serem executadas pelo processador.
C:\Utility>debug v.exe
As instruções do processador, chamadas de [[opcodes]], são representadas por valores em [[hexadecimal]].<ref>{{link|2=http://www.linfo.org/machine_code.html|3=Machine Code Definition}}</ref>
-d 0 100
0E3D:0000  CD 20 FF 9F 00 9A F0 FE-1D F0 4F 03 F0 07 8A 03  . ........O.....
0E3D:0010  F0 07 17 03 F0 07 DF 07-01 01 01 00 02 FF FF FF  ................
0E3D:0020  FF FF FF FF FF FF FF FF-FF FF FF FF BD 0D 4C 01  ..............L.
0E3D:0030  D0 0C 14 00 18 00 3D 0E-FF FF FF FF 00 00 00 00  ......=.........
0E3D:0040  05 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00  ................
0E3D:0050  CD 21 CB 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 20 20 20  .!...........
0E3D:0060  20 20 20 20 20 20 20 20-00 00 00 00 00 20 20 20          .....
0E3D:0070  20 20 20 20 20 20 20 20-00 00 00 00 00 00 00 00          ........
0E3D:0080  00 0D 76 2E 65 78 65 0D-44 4F 57 53 5C 73 79 73  ..v.exe.DOWS\sys
0E3D:0090  74 65 6D 33 32 5C 64 6F-73 78 0D 0D 64 61 20 72  tem32\dosx..da r
0E3D:00A0  65 64 65 20 28 63 61 72-72 65 67 61 72 20 61 6E  ede (carregar an
0E3D:00B0  74 65 73 20 64 6F 20 64-6F 73 78 2E 65 78 65 29  tes do dosx.exe)


No exemplo acima é mostrado à esquerda o endereço da memória (segmento:offset), ao centro o código em hexadecimal e à direita como seria o texto em [[ASCII]].
== Programação em código de máquina ==
Para se programar em código de máquina, deve-se obter os códigos de instruções do processador utilizado contendo opcodes, operandos e formatos de cada instrução.


Programar diretamente em código de máquina costuma ser exaustivamente difícil, pois requer o conhecimento dos opcodes, dos operandos e dos formatos de cada instrução. Por esse motivo, foi criada uma linguagem de programação chamada linguagem de montagem ([[Assembly]] Language), composta de códigos mnemônicos que, do ponto de vista técnico, é tão próxima do processador quanto o código de máquina, mas é humanamente mais fácil de se compreender uma vez que seus códigos são geralmente acrônimos do inglês. Por exemplo ´mov´ de mover, ´rep´ de repetição e assim por diante.
Por esse motivo foi criada uma linguagem de programação chamada [[Assembly]], composta de códigos mnemônicos que expressam as mesmas instruções do processador, embora escritos em [[acrônimo]]s da língua inglesa, tais como ''mov'' ou ''rep'', em vez de [[opcode]]s.


A '''"linguagem de máquina"''' se baseia no [[Sistema binário (matemática)| sistema binário]] de 8 [[bits]] e no [[sistema hexadecimal]].
== Formato da instrução ==
[[Ficheiro:Figura 2.1 Manual da Intel Para Desenvolvedores Volume 2A.png|thumb|Figura 2.1 do Intel® 64 and IA-32 Architectures Developer's Manual: Vol. 2A]]


Um número [[binário]] que vai de 00000000 a 11111111 é igual a um número [[hexadecimal]] que vai de 00 a FF que é igual a um número [[decimal]] entre 0 e 255.
Uma instrução em código de máquina consiste em uma sequência de bytes, onde cada byte significa algo para o processador.
Instruções da arquitetura [[IA-32]] são consistidas por<ref name="vol2A-pagina35">{{citar livro |url=https://www.intel.com.br/content/dam/www/public/us/en/documents/manuals/64-ia-32-architectures-software-developer-vol-2a-manual.pdf |lingua=en |pagina=35 |titulo=Intel® 64 and IA-32 Architectures Developer's Manual: Vol. 2A}}</ref>:
* Prefixos opcionais. Onde pode-se usar nenhum prefixo ou um de cada um dos quatro grupos existentes.
* Bytes primários do opcode. Onde o opcode pode ter um, dois ou três bytes de tamanho.
* Se requerido, também pode ter o byte ModR/M. Esse byte consiste em três campos de informações:
** O campo ''mod'' que combinado com o campo R/M pode formar 32 valores diferentes: Oito registradores e 24 modos de endereçamento.
** O campo ''reg/opcode'' especifica o número do registrador ou mais três bits de informação do opcode. O propósito desse campo é especificado no opcode primário.
** O campo ''R/M'', que pode ser usado para um registrador como operando ou pode ser combinado com o campo ''mod'' para especificar um modo de endereçamento.
* Se requerido, pode ter também o byte SIB que serve para especificar três informações sobre endereçamentos de memória. Onde essas informações ficam nos seguintes campos:
** O campo ''scale'' serve para especificar uma escala de endereçamento.
** O campo ''index'' especifica o número do registrador utilizado como índice de acesso ao endereço.
** E o campo ''base'' especifica o número do registrador utilizado como endereço base.


Ainda é possível que transforme esses números em caracteres para que possamos entender o que se passa no [[computador]] com muito mais facilidade. Para isso existem tabelas de [[caracteres]] padrões para [[computadores]], as principais são a ASC e a sua nova versão, a [[ASCII]].
Essas informações escritas em Assembly seguindo a sintaxe da Intel, ficam no seguinte formato:
<syntaxhighlight lang="asm">
mov dword [ebp + ebx*4], eax
</syntaxhighlight>
Onde ebx é o registrador ''index'', ebp é o registrador ''base'' e 4 a escala. Onde escala pode ser os valores 1, 2, 4 ou 8.


{{esboço}}
* Algumas formas de endereçamento precisam de um deslocamento imediato que fica logo após o byte ModR/M, ou o byte SIB se estiver presente. Caso um deslocamento imediato seja necessário, este pode ter um tamanho de um, dois ou quatro bytes.
[[Categoria:Informática]]
* Se uma instrução especifica um operando imediato, o operando fica após todos os bytes de deslocamento. E pode ter o tamanho de um, dois ou quatro bytes.
[[categoria:Linguagens de programação]]


=={{ver também}}==
== Prefixos ==
Os prefixos são bytes inseridos logo antes de um opcode, que serve para alterar a forma com que uma instrução é executada.
Os prefixos são opcionais e indiferente da ordem, isto é, não faz diferença em que ordem eles são colocados.
Além disso, só pode ser utilizado em uma instrução apenas um prefixo de cada grupo. Não sendo possível incluir dois ou mais prefixos pertencentes do mesmo grupo.<ref name="vol2A-pagina35" />
 
* Grupo 1
** Prefixos de bloqueio e repetição
*** '''F0h''' - Prefixo LOCK, utilizado para garantir o uso exclusivo da memória compartilhada.<ref>{{link|2=https://docs.oracle.com/cd/E19455-01/806-3773/instructionset-128/index.html|3=LOCK Prefix - Oracle}}</ref>
*** '''F2h''' - Prefixo REPNE/REPNZ.
*** '''F3h''' - Prefixo REP ou REPE/REPZ.
* Grupo 2
** Prefixos de sobreposição de segmentos
*** '''2Eh''' - Segmento CS.
*** '''36h''' - Segmento SS.
*** '''3Eh''' - Segmento DS.
*** '''26h''' - Segmento ES.
*** '''64h''' - Segmento FS.
*** '''65h''' - Segmento GS.
** Prefixos ''Branch Hints'' - Usados em instruções de pulo condicional para se aproveitar da tecnologia [[Branch prediction]].
*** '''2Eh''' - Caminho pouco provável. (usado somente em instruções de pulo condicional)
*** '''3Eh''' - Caminho provável. (usado somente em instruções de pulo condicional)
* Grupo 3
** '''66h''' - Prefixo para sobreposição do tamanho do operando.
* Grupo 4
** '''67h''' - Prefixo para sobreposição do tamanho do endereço.
 
== Visualização de programas em linguagem de máquina ==
Um programa em código de máquina é um [[arquivo binário]]. Como tal, não pode ser visualizado em um editor de texto.
 
Pode-se editar o código de máquina usando [[Editor hexadecimal|editores hexadecimais]], que irão exibir o código de máquina como uma sequência de bytes em hexadecimal.
 
=== Exemplo de programa "Olá Mundo" para MS-DOS ===
<pre>
B4 03 CD 10 B0 01 B3 0A B9 0B 00 BD 13 01 B4 13
CD 10 C3 4F 69 20 6D 75 6E 64 6F 21 0D 0A
</pre> .
 
== Ver também ==
* [[Linguagem de alto nível]]
* [[Linguagem de alto nível]]
* [[Linguagem de baixo nível]]
* [[Assembly]]
== Ligações externas ==
* {{link|2=http://ref.x86asm.net/coder32.html|3=Referência de opcodes da arquitetura x86|idioma=en}}
{{referências}}
{{Portal3|Tecnologias de informação}}


[[ca:Llenguatge màquina]]
{{DEFAULTSORT:Codigo Maquina}}
[[cs:Strojový kód]]
[[Categoria:Arquitetura de computadores]]
[[da:Maskinkode]]
[[Categoria:Linguagens de programação| ]]
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[[es:Lenguaje de máquina]]
[[et:Masinkood]]
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[[he:שפת מכונה]]
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[[ja:機械語]]
[[ko:기계어]]
[[nl:Machinetaal]]
[[no:Maskinkode]]
[[pl:Kod maszynowy]]
[[ru:Машинный язык]]
[[simple:Machine code]]
[[sl:Strojna koda]]
[[sv:Maskinkod]]
[[uk:Машинний код]]
[[vi:Ngôn ngữ máy]]
[[zh:机器语言]]

Edição atual tal como às 09h10min de 28 de julho de 2019

Predefinição:Execução de Programa

Bootloader em código de máquina que exibe o texto "Hello World!" na cor verde.

Um programa em código de máquina consiste de uma sequência de bytes que correspondem a instruções a serem executadas pelo processador. As instruções do processador, chamadas de opcodes, são representadas por valores em hexadecimal.[1]

Programação em código de máquina

Para se programar em código de máquina, deve-se obter os códigos de instruções do processador utilizado contendo opcodes, operandos e formatos de cada instrução.

Por esse motivo foi criada uma linguagem de programação chamada Assembly, composta de códigos mnemônicos que expressam as mesmas instruções do processador, embora escritos em acrônimos da língua inglesa, tais como mov ou rep, em vez de opcodes.

Formato da instrução

Figura 2.1 do Intel® 64 and IA-32 Architectures Developer's Manual: Vol. 2A

Uma instrução em código de máquina consiste em uma sequência de bytes, onde cada byte significa algo para o processador. Instruções da arquitetura IA-32 são consistidas por[2]:

  • Prefixos opcionais. Onde pode-se usar nenhum prefixo ou um de cada um dos quatro grupos existentes.
  • Bytes primários do opcode. Onde o opcode pode ter um, dois ou três bytes de tamanho.
  • Se requerido, também pode ter o byte ModR/M. Esse byte consiste em três campos de informações:
    • O campo mod que combinado com o campo R/M pode formar 32 valores diferentes: Oito registradores e 24 modos de endereçamento.
    • O campo reg/opcode especifica o número do registrador ou mais três bits de informação do opcode. O propósito desse campo é especificado no opcode primário.
    • O campo R/M, que pode ser usado para um registrador como operando ou pode ser combinado com o campo mod para especificar um modo de endereçamento.
  • Se requerido, pode ter também o byte SIB que serve para especificar três informações sobre endereçamentos de memória. Onde essas informações ficam nos seguintes campos:
    • O campo scale serve para especificar uma escala de endereçamento.
    • O campo index especifica o número do registrador utilizado como índice de acesso ao endereço.
    • E o campo base especifica o número do registrador utilizado como endereço base.

Essas informações escritas em Assembly seguindo a sintaxe da Intel, ficam no seguinte formato: 

mov dword [ebp + ebx*4], eax

Onde ebx é o registrador index, ebp é o registrador base e 4 a escala. Onde escala pode ser os valores 1, 2, 4 ou 8.

  • Algumas formas de endereçamento precisam de um deslocamento imediato que fica logo após o byte ModR/M, ou o byte SIB se estiver presente. Caso um deslocamento imediato seja necessário, este pode ter um tamanho de um, dois ou quatro bytes.
  • Se uma instrução especifica um operando imediato, o operando fica após todos os bytes de deslocamento. E pode ter o tamanho de um, dois ou quatro bytes.

Prefixos

Os prefixos são bytes inseridos logo antes de um opcode, que serve para alterar a forma com que uma instrução é executada. Os prefixos são opcionais e indiferente da ordem, isto é, não faz diferença em que ordem eles são colocados. Além disso, só pode ser utilizado em uma instrução apenas um prefixo de cada grupo. Não sendo possível incluir dois ou mais prefixos pertencentes do mesmo grupo.[2]

  • Grupo 1
    • Prefixos de bloqueio e repetição
      • F0h - Prefixo LOCK, utilizado para garantir o uso exclusivo da memória compartilhada.[3]
      • F2h - Prefixo REPNE/REPNZ.
      • F3h - Prefixo REP ou REPE/REPZ.
  • Grupo 2
    • Prefixos de sobreposição de segmentos
      • 2Eh - Segmento CS.
      • 36h - Segmento SS.
      • 3Eh - Segmento DS.
      • 26h - Segmento ES.
      • 64h - Segmento FS.
      • 65h - Segmento GS.
    • Prefixos Branch Hints - Usados em instruções de pulo condicional para se aproveitar da tecnologia Branch prediction.
      • 2Eh - Caminho pouco provável. (usado somente em instruções de pulo condicional)
      • 3Eh - Caminho provável. (usado somente em instruções de pulo condicional)
  • Grupo 3
    • 66h - Prefixo para sobreposição do tamanho do operando.
  • Grupo 4
    • 67h - Prefixo para sobreposição do tamanho do endereço.

Visualização de programas em linguagem de máquina

Um programa em código de máquina é um arquivo binário. Como tal, não pode ser visualizado em um editor de texto.

Pode-se editar o código de máquina usando editores hexadecimais, que irão exibir o código de máquina como uma sequência de bytes em hexadecimal.

Exemplo de programa "Olá Mundo" para MS-DOS

B4 03 CD 10 B0 01 B3 0A B9 0B 00 BD 13 01 B4 13
CD 10 C3 4F 69 20 6D 75 6E 64 6F 21 0D 0A

.

Ver também

Ligações externas

Referências

  1. ↑ «Machine Code Definition» 
  2. ↑ 2,0 2,1 Intel® 64 and IA-32 Architectures Developer's Manual: Vol. 2A (PDF) (em English). [S.l.: s.n.] p. 35 
  3. ↑ «LOCK Prefix - Oracle» 

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