このアセンブリコードが無限ループになるのはなぜですか？

NASMのアセンブルを[bits 64]モードに切り替えて、qemuがコードをロングモードで実行することを期待することはできません。呼び出す方法は、Real 8086モードbits 16（NASMのデフォルト）を使用する必要があることを示唆しているようです。多くの8ビットまたはサイズに依存しない操作を使用しているため、コードは何らかの方法で実行されますが、期待どおりに実行されない可能性があります。

また、mov al, sil「カウンターを移動する」とコメントしましたalが、それはカウンターではありません。また、イニシャルmov sil, CHARは「CHAR」が指す文字をに入れません。sil実際には、CHARのアドレスをレジスタに入れます（silこれはR86Mのように解釈されます）。またadd sil, 48、意味がありません。48（30h）は、10進数（0から9）を数値からその数値のASCII数字に変換するために追加する正しい値です。これは一般的な「ASCIIとして表示する」変換ではなく、10進数の1桁の数値に対してのみ機能します。

また、qemuの実行が永久にループしてスタックし、さまざまな文字が無限ループで表示されることについても言及していません。

コードの16ビットモードでの逆アセンブルは次のとおりです。

$ ndisasm -b 16 -k 0x3D,$((512 - 0x3D)) pyramid
00000000  40                inc ax
00000001  B63D              mov dh,0x3d
00000003  40                inc ax
00000004  80C630            add dh,0x30
00000007  B40E              mov ah,0xe
00000009  B103              mov cl,0x3
0000000B  66BB01006689      mov ebx,0x89660001
00000011  DA80F900          fiadd dword [bx+si+0xf9]
00000015  7424              jz 0x3b
00000017  EB00              jmp short 0x19
00000019  6683FA00          cmp edx,byte +0x0
0000001D  740F              jz 0x2e
0000001F  40                inc ax
00000020  88F0              mov al,dh
00000022  CD10              int 0x10
00000024  B020              mov al,0x20
00000026  CD10              int 0x10
00000028  6683C2FF          add edx,byte -0x1
0000002C  EBEB              jmp short 0x19
0000002E  B00A              mov al,0xa
00000030  CD10              int 0x10
00000032  80C1FF            add cl,0xff
00000035  6683C301          add ebx,byte +0x1
00000039  EBD4              jmp short 0xf
0000003B  EBFE              jmp short 0x3b
0000003D  skipping 0x1C3 bytes

分解されたマシンコードを段階的に見ていきましょう。

mov sil, CHARビットは以下のようにデコードされinc ax、その後（REXプリフィックスバイト、40H） mov dh, 3Dh：

00000000  40                inc ax
00000001  B63D              mov dh,0x3d

次に、別のREXプレフィックスバイトとadd dh, 30h：

00000003  40                inc ax
00000004  80C630            add dh,0x30

これでdh6Dh（ 'm'）になります。

次の2つの命令は、REXプレフィックスバイトを使用しない8ビット演算であるため、意図したとおりに解釈されます。

00000007  B40E              mov ah,0xe
00000009  B103              mov cl,0x3

次にmov bx, 1、O16プレフィックス（32ビットまたは64ビットモードのOSIZE）でアセンブルされたものを取得します。これは、16ビットコードセグメントにあるため、代わりにO32として解釈されます。

0000000B  66BB01006689      mov ebx,0x89660001

O32プレフィックス付きBBhがmov ebx, imm32意図したものではないため、逆アセンブラは間違った命令を続行しますmov bx, imm16。

00000011  DA80F900          fiadd dword [bx+si+0xf9]

これは、このコンテキストでは基本的に操作なしの指示です。次に、ジャンプします。

00000015  7424              jz 0x3b
00000017  EB00              jmp short 0x19

私は信じているinc ax（と、最も可能性がない-ゼロ（NZ）の状態にフラグを残してfiadd、あなたはので、それを変更しません）jzここでブランチをしません。

00000019  6683FA00          cmp edx,byte +0x0
0000001D  740F              jz 0x2e

この比較は、全体で行われedxます。符号拡張された8ビットイミディエートを備えた最適化された形式により、目的のO16からO32への唯一の変更は、edxレジスタ全体が比較されることです。ただし、の上位ワードedxが含まれているため、このループは4ギガを超える反復で実行される可能性があります。

0000001F  40                inc ax
00000020  88F0              mov al,dh

この場合も、silレジスタは代わりにREXプレフィックスバイト（inc）としてデコードされ、次にdh。のアクセスとしてデコードされます。これが、無限ループが異なる文字を表示する理由ですal。ループカウンターの中央のバイトから初期化しています。

00000022  CD10              int 0x10
00000024  B020              mov al,0x20
00000026  CD10              int 0x10

ここでは驚きはありません。すべて意図したとおりに解釈されます。

00000028  6683C2FF          add edx,byte -0x1
0000002C  EBEB              jmp short 0x19

この追加によりedx、qemuからプログラムに渡される初期値に応じて、非常に長いループが作成されます。

0000002E  B00A              mov al,0xa
00000030  CD10              int 0x10
00000032  80C1FF            add cl,0xff
00000035  6683C301          add ebx,byte +0x1
00000039  EBD4              jmp short 0xf

ここではそれほど多くの驚きはありません。ただし、のebx代わりにインクリメントされますbx。

0000003B  EBFE              jmp short 0x3b

この停止ループは、希望どおりに解釈されます。

ラベルへのループバックは、pyramidそのコードフラグメントを次のように解釈します。

$ ndisasm -b 16 -s 0xF -k 0x3D,$((512 - 0x3D)) pyramid
[...]
0000000F  6689DA            mov edx,ebx
00000012  80F900            cmp cl,0x0
00000015  7424              jz 0x3b
[...]

したがって、ループカウンタedxをの完全な値に初期化しますebx。これにより、ループが非常に長くなります。cmp cl, 0意図として解釈されます。

これがあなたのプログラムの修正された書き直しです。それは使用されません。silあなたが使用することはできませんので、もうsil16ビットモードでは、それがとにかく必要とされていませんでした。割り込み10hah = 0Ehサービスで使用される可能性があるbxため、内部ループカウンタのリセット値としては使用されませんbx。さらに、fullcxを外部ループカウンターとして使用します。これは必須ではありませんがloop、dec cl\の代わりに命令を使用できますjnz .loop_outer。

さらに、プログラムの2つのエラーを修正しました。

• 行ごとにピラミッドを構築する最後の文字の後に、末尾の空白が続きます。最初に空白を表示し、次に他の文字を表示するようにプログラムを変更しました。

• 改行には10（0Ah、改行）文字コードのみを表示しました。正しいのは、割り込み10時間のサービスレベルで13（キャリッジリターン）、次に10（ラインフィード）です。

もう1つの問題は、jmp停止するためにプレーンを使用したことです。これは永久にループするため、多くのCPU時間を消費します。私が使用sti\ hlt\jmp停止しながら、ゼロにQEMUプロセスの近くのCPU時間を保つ代わりにシーケンスを、。

ソースは次のとおりです。

        ; cpu 386       ; no 32-bit registers used or needed here!
        cpu 8086
        bits 16
        org 0x7c00

start:
        mov ah, 0Eh     ; value to call "display TTY" int 10h service
        mov cx, 3       ; outer loop counter
        mov di, 1       ; inner loop counter initialisation,
                        ;  incremented by each outer loop
        mov bx, 7       ; bx initialised to 7 for Int10.0E "page" and "colour".

                ; Note: Do not use bp register, as it may be overwritten by
                ;        the Int10.0E call.

.loop_outer:
        mov dx, di      ; reset inner loop counter to di

.loop_inner:
        mov al, ' '
        int 10h         ; display a blank
        mov al, 'a'
        int 10h         ; display the character we want to show
        dec dx
        jnz .loop_inner ; loop inner loop

        mov al, 13
        int 10h
        mov al, 10
        int 10h         ; display a line break

        inc di          ; increment reset value for inner loop counter
        loop .loop_outer; loop outer loop

halt:
        sti
        hlt             ; halt the system (without using much CPU time)
        jmp halt

        times 510-($-$$) db 0
        dw 0AA55h

次のように実行します。

$ nasm p.asm -l p.lst -o p.bin
$ qemu-system-x86_64 -drive file=p.bin,format=raw,index=0,media=disk

qemuに次の出力が表示されます。

[...]

Booting from Hard Disk...
 a
 a a
 a a a
[cursor here]