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Assembly x86-64

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La sintassi dipende dall’assemblatore che usi:

  • GAS → sintassi AT&T
  • nasm → sintassi
    Il set di istruzioni invece dipende dal processore.
    Sullo stesso set di istruzioni, assembly diversi, una volta assemblati hanno come risultato finale lo stesso linguaggio macchina.

Set di Istruzioni x86-64

Base comune

Tutte le CPU moderne compatibili x86-64 supportano:
• x86 a 16/32 bit (retrocompatibilità storica).
• x86-64 (AMD64) → introdotto da AMD, poi adottato da Intel.
• MMX, SSE, SSE2 → obbligatori da anni (usati in multimedia e calcoli vettoriali di base).
Questa è la parte di assembly che puoi usare ovunque, indipendentemente dalla CPU.

Estensioni opzionali (dipendono dalla CPU)

Oltre al set base, ogni generazione aggiunge istruzioni nuove.
Esempi:
• SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2 → ottimizzazioni multimediali (Intel/AMD).
• AVX, AVX2 → registri a 256 bit per calcolo vettoriale.
• AVX-512 → registri a 512 bit (presente su CPU server Intel e alcune desktop high-end, ma non su tutte).
• BMI1/BMI2 (Bit Manipulation Instructions) → operazioni bit-level più veloci.
• FMA (Fused Multiply-Add) → molto utile in calcoli scientifici e AI.
• AES-NI → accelerazione hardware per crittografia AES.
• SHA, VAES, VPCLMULQDQ → accelerazioni per sicurezza e crittografia.
• TSX (Transactional Synchronization Extensions) → supporto a transazioni hardware (presente su alcune CPU, poi rimosso in altre per bug di sicurezza).
• AMX (Advanced Matrix Extensions) → introdotto da Intel per AI/ML (Alder Lake e successive).

Assemblatori

Alcuni asemblatori sono case sensitive (GAS, NASM), altri no (MASM).

a sintassi AT&T

  • GAS e basta praticamente, è lo standard per Linux
    Nota che GAS può utilizzare anche sintassi Intel.

a sintassi Intel

  • Sviluppo Bare-Metal: NASM, FASM.
  • Per sistemi Windows e progetti che richiedono integrazione con Visual Studio: MASM è una scelta storica. 
  • Per progetti cross-platform, open-source o quando preferisci un’alternativa libera: NASM e FASM sono ottime opzioni. 
  • Per integrare codice assembly direttamente nel tuo codice C/C++: Gli assembler integrati sono la soluzione.
  • Assemblatori integrati: cgg, clang
  • altre opzioni: yasm

Scelta di un Assemblatore

  • NASM (Netwide Assembler): sintassi Intel
    • Didattica (imparare assembly)
    • Exploit/shellcode (molto usato in sicurezza)
    • OS development bare-metal (bootloader, kernel in assembly)
    • Programmi x86/AMD64 multipiattaforma
  • GAS (GNU Assembler, parte di binutils): sintassi AT&T o Intel
    • Kernel Linux e driver
    • Toolchain GCC/Clang
    • Cross-compilazione (ARM, MIPS, RISC-V, ecc.)
    • Progetti accademici con GNU/LLVM
  • MASM (Microsoft Macro Assembler): sintassi Intel
    • Programmazione di sistema su Windows
    • Driver, applicazioni che interagiscono con WinAPI
    • RetrocompatibilitĂ  con codice storico MS-DOS/Windows

Sintassi AT&T

MOVs source, destination

  • tutte le etichette sono seguite da «:»
  • registri hanno prefisso % : %eax
  • valori immediati hanno prefisso 4
  • utilizzo di suffisi per indicare la lunghezza degli operandi (MOVL/W/Q/B)
  • parentesi tonde per indirizzamento
  • valori immediati esadecimali: $0xValore
  • valori immediati decimali: $valore
  • commenti iniziano con #
    MOVL (%edi), %eax
    MOVL 3(%edi), %eax

Sintassi Intel

MOVs destination, source

  • solo le etichette istruzioni sono seguite da «:»
  • registri e valori immediati non hanno prefisso
  • nessun prefisso per indicare lunghezza degli operandi, si POSSONO usare invece byte ptr, word ptr, dword ptr: “MOVL (%edi), %eax” diventa “MOV eax, dword ptr [edi]”
  • parentesi quadre per indirizzamento
  • valori immediati esadecimali:
    si indicano inserendo il suffisso «h», il prefisso «0» SE iniziano con una lettera; oppure utilizzando il prefisso «0x»
  • valori immediati decimali: valore
  • commenti iniziano con ;
  • MOV eax, dword ptr [edi] oppure MOV eax, [edi]
    in quanto nella sintassi intel la dimensione dell’operazione dipende dagli operandi, quindi l’uso di “DIMENSIONE ptr” è opzionale
  • `MOV eax, [edi+3]

Istruzioni

  • inb %dx, %al/%ax
    prende un byte dalla porta di I/O all’offset in %dx e lo mette in dest

x86_64 Standalone Assembly compiling with GCC

File must be file.s extension.

.global _start
 
.data
# data declared here
 
.section .text
_start:
    ; your instructions here
    
	mov $60, %rax     # sys_exit
    mov $0, %rdi      # exit code 0
    syscall

compiling:

gcc -nostdlib -o myprog file.s

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