32 Bit Windows Sistemler için "Hello World" Assembly Programı

Tamamen sembolik makine diliyle yazılmış ekrana "Hello World" yazısını çıkartan temel assembly  programı Windows'ta şöyle yazılabilir:

• Aşağıdaki resimde görüleceği gibi ilk adım olan yazılan kodu 1 numaralı komutta olduğu gibi nasm ile derlenebilir:

Buradan ürün olarak HelloWorld.obj dosyası elde edilecektir. Komuttaki –f win32 seçeneği amaç kodun 32 bit Windows sistemleri için COFF formatında olmasını sağlar.

• Yukarıdaki resimde görüleceği gibi 2 numaralı komutta olduğu gibi Microsoft’un link.exe programı ile link edilmelidir.

Komuttaki /entry:start seçeneği programın başlangıç noktasını belirlemek için kullanılır. HelloWorld.asm programının başlangıç noktası _start etiketinin bulunduğu yerdedir. Windows uygulamaları “GUI” ve “Console” olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Console uygulamalarında işletim sistemi programı yüklendiğinde bir console ekranını kendisi oluşturmaktadır. Console uygulaması için /subsystem:console seçeneği kullanılmalıdır. Link edilecek dosya HelloWorld.obj dosyasıdır. "Hello World" programında kernel32.dll içerisindeki çeşitli API fonksiyonları (sistem fonksiyonları) kullanılmıştır. Bu nedenle link aşamasına "kernel32.lib" isimli import kütüphanesinin dahil edilmesi gerekmektedir. Bu programda üç API fonksiyonu çağrılmıştır. Önce GetStdHandle API fonksiyonuyla (kodun içerisinde 1 numaralı kısım) console ekranının handle değeri elde edilmiş, sonra WriteFile API fonksiyonu (kodun içerisinde 2 numaralı kısım) ile oraya yazma yapılmıştır. Prosesin sonlanması için ExitProcess API fonksiyonuyla (kodun içerisinde 3 numaralı kısım) gerçekleştirilmiştir. C’nin standart exit fonksiyonu da zaten ExitProcess API fonksiyonu çağırır. Ve link işleminden sonra üretilen exe dosya çalıştırıldığında aşağıdaki gibi başarıyla çalıştığı görülebilir.

Read More

Assembly ile Sistem Fonksiyonu Çağırma [Linux]

Assembly programı içinden Linux sistem fonksiyonları çağrılırken uyulması gereken standart işlemler vardır. Linux System Call Table 'da görülebileceği gibi hangi register'ları set etmemiz gerektiği, parametreleri hangi register aracılığıyla göndermemiz gerektiği bilinmesi gerekmektedir. 80h kesmesinden sonra hangi fonksiyonun çağrılacağı bu registerlardaki değerler üzerinden belirlenmektedir.

Aşağıdaki örnekte ekrana "Hello world" yazan programı yazacağız:

Yukarıda görüldüğü gibi ;

• eax'e hangi sistem fonksiyonu yazılacaksa onun numarası 
• ebx'e birinci parametre olan file descripter değeri -stdout için 1- 
• ecx'e yazılacak string'in adresi
• edx'e ise  kaç karakter yazılacak ise onun uzunluğu girilmelidir.

Gerekli çağırma parametreleri girildikten sonra 80h kesmesiyle kernel mod'a geçiş yapar ve sistem fonksiyonları çağrılır.

Yukarıdaki kod derlenip,link edilip çalıştırıldığında ekrana Hello World yazısı çıkacaktır. Ekrana yazma işini sys_write sistem fonksiyonu ile stdout'a yazarak gerçekleştirilmiştir.

Read More

Assembly içinden C Fonksiyonu Çağırma [Linux]

Linux'te assembly içinden C fonksiyonu çağrılacak ise yapılması gereken temel işlemler aşağıdaki örnekte anlatıldığı gibidir:

• Çağrılacak fonksiyon .text alanında extern bildirimi yapılması gerekmektedir. 
• Fonksiyon çağrılmadan önce ise parametreler soldan sağa stack'e push edilmesi gerekmektedir.

sample.asm isimli dosya içine yukarıdaki gibi kod yazıldıktan sonra :

• nasm -f elf32 sample.asm ile object dosya oluşturulur
• gcc -m32 -o sample sample.o ardından gcc ile çalıştırılabilir dosya oluşturulur.

• gcc -m32 veya -m64 flaglerini kullandığımızda hata veriyorsa gcc için kurulum yapılması gerekmektedir.

• apt-get install gcc-multilib kurulumu ile 32 - 64 bit derleme işlemlerini gerçekleştirebiliriz.

sample isimli çalıştırılabilir dosyamız oluşturulmuş oldu. İleride gcc'yi de devre dışı bırakacağız ve doğrudan linker ile elf dosyamızı oluşturacağız.

Read More

Assembly' de yazılıp derlenen bir fonksiyonu Windows'ta çağırma

Windows sistemlerde assembly' de yazdığımız bir fonksiyon C içerisinden aşağıdaki gibi çağrılır;

Derleme işlemi yapıldıktan sonra oluşan .obj dosyasını Visual Studio'da açılan C projesine dahil edelim.

 Aşağıdaki gibi örnek bir kod derleme&link işleminin ardından çalıştırıldığında hatasız bir şekilde çalıştığı gözükecektir.

Kısaca fonksiyonun ne yaptığını anlatırsak:

1. Parametreler stack'e sağdan sola doğru aktarılmış yani fonksiyonla gönderilen iki parametre stack'in üstüne sırasıyla konulmuş.
2. EBP değeri stack'e konulmuş /*geri dönüş yapıldığında akışın sorunsuz devam etmesi için*/ 
3. ESP değeri EBP değerine atanmış
4. EDX'e sağdan ilk parametrenin adres değeri atanmış
5. EDX'in içinde bir adres bulunmakta bu adresin gösterdiği değer EAX'e atanmış. ( Yani ilk parametrenin değeri EAX'e atanmış )
6. EAX içindeki değer EBP-4'e konulmuş. ( birinci parametre'nin gösterdiği adresteki değer artık burada )
7. İkinci parametrenin adresi ECX'e atanmış
8. İkinci parametrenin değeri EAX'e atanmış
9. İkinci parametre' nin değeri EDX (edx'in içinde 1. parametrenin adresi var) aracılığıyla 1. parametrenin gösterdiği yere atanmış. (ilk değişim gerçekleşti)
10. Stack'te saklanan birinci parametre'nin değeri de [ EBP-4 ]  EAX yazmacına atandı. 
11. ECX yazmacında ikinci parametrenin adresi olduğuna göre şimdi de EAX (birinci parametrenin değeri bunun içindeydi) yazmacındaki değer ikinci parametrenin gösterdiği yere aktarılmış oldu.
12. EBP'nin değeri de ESP'ye aktarıldı. 
13. Ardından stack'te tutulan eski ebp değeri de pop ile geri alınmış oldu.  /*geri dönüş yaptığında akışın sorunsuz devam etmesi için*/

Not1: Yukarıdaki işlemlerden anlayacağınız üzere stack'i düzenleme işi çağrılan (callee) fonksiyon tarafından gerçekleştirilmiştir. Fonksiyon çağrılarında stack düzenlemesi önemli bir konudur ve ileride daha detaylı anlatılacaktır.

Not2: Bu swap işlemi daha basit şekilde yazılabilmektedir. Bu yazıda en kısa biçimde kod yazılmaya çalışılmamıştır. 

Read More

32 Bit Linux Sistemler için "Hello World" Assembly Programı

Linux sistemlerinde assembly diliyle "Hello World" programının kodu aşağıdaki gibidir.

1 numaralı kod parçası ekrana yazı yazan,
2 numaralı kod parçası ise programdan çıkış işleminin yapıldığı kısımdır.

Linux’taki merhaba dünya programı Windows’takine göre daha sadedir. Bunun nedeni Linux’ta sistem fonksiyonlarının dinamik kütüphaneden değil kesme (interrupt) yoluyla çağrılıyor olmasıdır. Bu nedenle ekrana yazı yazdırmak için "sys_write", programı sonlandırmak için de "sys_exit" isimli sistem fonksiyonu çağrılmıştır. Sistem fonksiyonları çağrılmadan önce onların parametreleri yazmaçlara yerleştirilmektedir. Her sistem fonksiyonunun bir numarası vardır. Çağrılacak sistem fonksiyonunun numaraları 32 bit sistemde EAX yazmacına yerleştirilir. Sonra sırasıyla EBX, ECX, EDX yazmaçlarına da fonksiyonun parametreleri yerleştirilmektedir. Örneğin void sys_exit(int exitcode) fonksiyonu şöyle çağrılmıştır; Yukarıdaki iki numaralı kod parçasında görüleceği üzere eax yazmacına 1 atanması sys_exit fonksiyonunu temsil etmekte, ebx yazmacına 0 atanması ise exitcode parametresine 0 değerinin gönderildiğini ve int 80h kesmesi ile de fonksiyonun çağrıldığını (call) temsil eder. Şimdilik bu kadar bilinmesi yeterlidir. Linux’taki sistem fonksiyonlarının çağrılma biçimi daha sonra detaylı biçimde anlatılacaktır.

1. kısım derleme işlemidir. Derleme işlemi için nasm programı kullanılmıştır.

2. kısım link işlemidir. Linker ise GNU projesi kapsamında geliştirilmiş olan Linux’un temel linker programı "ld" isimli programdır. ld programı kullanılırken –o seçeneği ile çalıştırılabilen dosyaya isim verilmiştir. Eğer link sırasında çalıştırılabilen dosyaya isim verilmezse default olarak a.out ismi kullanılır. Ayrıca Linux sistemlerinde "ld" programı ile link işlemi yapılırken "entry point" verilmediğine dikkat ediniz. "ld" linker’ı default olarak _start adresini "entry point" olarak almaktadır. Link işlemi bittikten sonra yukarıda görüleceği üzere programımız başarıyla çalışmış ve ekrana Hello World yazısı yazdırılmıştır.

Read More

Assembly ile program yazma

Assembly?

Assembly dili işlemcilerin instruction setlerinde yer alan komutları  ve registerları kullandıklarından dolayı donanım bağımlı bir dildir. Intel işlemciler için yazılan bir assembly programının ARM işlemcilerde çalışma şansı yoktur. Bu nedenle PC'lerde en çok kullanılan işlemci olan [şimdilik] x86 mimarisine üzerinden yazılar yazılacaktır. Aşağıda görüldüğü gibi ilk başlarda donanımlar ile iş yapan sistemler tasarlamış ve programlama dediğimiz iş hardware seviyesinde olmuştur. Ardından donanımlarda çalışabilecek makina kodlar üzerinden programlama işlemi gerçekleştirilmiş ardından 1 0' larla işlem yapmak yerine bunları etiketleyip assembly dili oluşturulmuş ve bu dil üzerinden insanların anlayacağı seviyeye ilk adım olan assembly dili ile programlama yapılmıştır. Ardından hardware'dan daha uzak ama insanın anlayabileceği High-Level diller ile programlama yapılmaya başlanmıştır.

Biz 1 0'larla program yazmanın bir üstü olan Assembly ile kod yazarak donanıma yanı bilgisayar mimarisine biraz daha yaklaşacağız. Böylece bilgisayar dünyasının arkasında duran o muazzam mimariyi daha iyi anlamış olacağız.

Neden NASM?

NASM hem Windows hem Linux tarafında olan bir assembler'dır. Bu sebeple her iki sistemde de rahatca çalışabilmek için nasm tercih edilmektedir. Her assembler'ın kendine özgü bir dili olduğu için kullanacağımız assembler'a özgü farklılıklar yaşanmaktadır. Fakat bir assembly dilini iyi öğrenmemiz diğer mimariye veya ortama geçip orada assembly yazmada da kolaylıklar sağlayacaktır. Kısacası bir assembler'da yazmayı ve bir işlemci mimarisini iyi öğrenin gerisi daha kolay olacaktır.

Yazılar ne şekilde olacak?

Daha çok how-to şeklinde yazmayı düşünüyorum. Her yazı içinde yazılan kod içinde öğrenilmesi gereken bilgileri açık bir şekilde anlatmaya çalışacağım.

Ön Hazırlık olarak nelerin kurulması gerekir?

Linux ve Windows ta NASM programının kurulması gerekmektedir.
( Linux: sudo apt-get install nasm, Windows: exe dosya indirilip kurulum yapılmalı.)

Derleme işlemini nasm tarafında yapıldıktan sonra link işlemini linux'te gcc'ye veya ld linkerına havale edilebilir. Ya da doğrudan object dosyayı başka bir program içinde kütüphane şeklinde kullanabiliriz. Windows tarafında ise nasm ve Microsoft C/C++ linkerının kurulu olması gerekmektedir.

Derleme ile ilgili ipuçları?

32 - 64 bit cross platform derleme yapabilmek için linux için : apt-get install gcc-multilib

Ardından X.asm uzantılı dosyayı içine derlemek için:

• nasm -f elf32 X.asm -o main.o "derlediğimiz object dosyayı linux'ta kullanacaksak"
• nasm -f coff main.asm -o main.obj "derlediğimiz object dosyayı windows'ta kullanacaksak"

direktifleriyle oluşturabiliriz.

Ardından linux'te linker ile aşağıdaki gibi elf uzantılı çalıştırılabilir dosya oluşturulur.

• ld -m elf_i386 --entry=main -o x.elf x.o

Read More