题目

上题中 C 程序段在计算机 M 上的部分机器级代码如下，每个机器级代码行中依次包含指令序号、虚拟地址、机器指令和汇编指令。

for (i = 0; i < 24; i++)
1   00401072  C7 45 F8 00 00 00 00              mov[ebp-8], 0
2   00401079  EB 09                             jmp 00401084h
3   0040107B  8B 55 F8                          mov eax, [ebp-8]
    ...       ...                               ...
7   00401088  7D 32                             jge 004010bch
    for (j = 0; j < 64; j++)
8   0040108A  C7 45 FC 00 00 00 00              mov[ebp-4], 0
    ...       ...                               ...
        a[i][j] = 10;
    ...       ...                               ...
19  004010AE  C7 84 82 00 20 42 00 0A 00 00 00  mov[ecx+edx*4+00422000h], 0Ah
20  ...       ...

请回答下列问题。

(1) 第 20 条指令的虚拟地址是多少？

(2) 已知第 2 条 jmp 和第 7 条 jge 都是跳转指令，其操作码分别是 EBH 和 7DH，跳转地址分别为 0040 1084H、0040 10BCH，这两条指令都采用什么寻址方式？给出第 2 条指令 jmp 的跳转目标地址计算过程。

(3) 已知第 19 条 mov 指令的功能是“a[i][j]←10”，其中 ecx 和 edx 为寄存器名，0042 2000H 是数组 a 的首地址，指令中源操作数采用什么寻址方式？已知 edx 中存放的是变量 j，ecx 中存放的是什么？根据该指令的机器码判断计算机 M 采用的是大端还是小端方式。

(4) 第一次执行第 19 条指令时，取指令过程中是否会发生缺页异常？为什么？

解析

本题在 2023-43 的程序段之上看反汇编：考查 指令地址计算 / 跳转指令的相对寻址 / 寻址方式判别 / 字节序判定 / 缺页判定。

读 x86 反汇编要会做三件事：

• 由当前指令字节长度推下一条地址；
• 跳转指令的 target = (PC 取指后) + 偏移；
• 内存数据按小端序排列（x86 的标准）。

(1) 第 20 条指令的虚拟地址 [1 分]

第 19 条指令机器码 C7 84 82 00 20 42 00 0A 00 00 00，长度 11 字节。其起始地址 004010AEH：

(2) jmp / jge 的寻址方式 + jmp 目标地址 [3 分]

寻址方式：相对寻址。

x86 短跳指令编码 = [操作码 1 字节 | 8 位偏移]，目标地址 = (PC 取指后) + 偏移（符号扩展）。

第 2 条 jmp 的目标地址计算：

• jmp 机器码 EB 09，长度 2 字节，起始地址 00401079H；
• PC 取指后 = 00401079H + 2 = 0040107BH；
• 偏移 = 09H（正向 9 字节）；
• 目标地址 = 0040107BH + 09H = 00401084H。

与题给 00401084H 一致 ✓。

易错点： "PC + 偏移"中的 PC 是 取指完成后的 PC（即下一条指令的地址），不是 jmp 自身的地址。漏掉 +2 会算错。

(3) 第 19 条 mov 的寻址方式 + ecx 内容 + 字节序 [4 分]

Step 1. 源操作数寻址方式。

mov 把"立即数 0Ah"写到内存。源操作数 0Ah = 数值 10 → 立即（数）寻址方式。

Step 2. ecx 中存放的内容。

mov 的目的地址表达式：[ecx + edx*4 + 00422000H]。

题干说 edx 存放 j（变量），数组首地址 00422000H。比对 addr(a[i][j]) = 00422000H + i*256 + j*4：

编者注（生僻术语）： 编译器把 a[i][j] 的地址计算分到两个寄存器：edx 装 j（每次循环 +1），ecx 装 i × 256（每次外层循环 +256）——这是 strength reduction 优化，把每个内循环的乘法换成加法。

Step 3. 字节序判定。

第 19 条机器码中包含 00 20 42 00（位移字段）和 0A 00 00 00（立即数字段）。

• 位移真值 = 00422000H，按位 [00, 00, 42, 00] 应该是 [低字节 → 高字节] = [00, 20, 42, 00]——与机器码一致；
• 立即数真值 = 0000000AH，按位 [低 → 高] = [0A, 00, 00, 00]——与机器码一致。

低字节存于低地址 → 小端方式（little-endian）。

(4) 第一次执行第 19 条指令时取指是否缺页？[2 分]

不会缺页。

理由：

• 第 19 条指令地址 004010AEH，所在页 00401H（高 20 位）；
• 该函数所有指令（第 1 至第 20 条）地址都在 00401000H ~ 004010FFH，统统在 00401H 这一页内；
• 在执行到第 19 条之前，CPU 已经至少把第 1 条指令（同一页）加载进了主存——也即触发该页的缺页异常并把整页装入了主存；
• 因此第 19 条的取指请求该页已在主存中，直接命中，不缺页。

易错点： "执行第 19 条不会缺页"针对的是取指——即从主存读出指令本身。第 19 条访问的"数据"地址 00422100H 等是另一回事，2023-43 第 (1) 问已分析数据缺页。两个问题不要混。