【摘要】：程序設(shè)計可視化作為科學(xué)可視化的一個分支,它的特點主要體現(xiàn)在編程以及運行環(huán)境可視化兩方面。可視化編程開發(fā)工具已經(jīng)成為現(xiàn)代軟件開發(fā)行業(yè)的主流工具。然而,目前主流匯編語言的可視化編程開發(fā)工具大多還停留在編輯可視化上,沒有考慮其執(zhí)行過程的可視化,使得程序設(shè)計者不能深入了解程序的執(zhí)行過程。本文以X86匯編語言為研究對象,實現(xiàn)了一個X86匯編語言的可視虛擬機---X86VVM2。本文的主要工作如下： 首先,總結(jié)了主流匯編集成開發(fā)環(huán)境及現(xiàn)有的匯編可視虛擬機的特點和不足,并按照虛擬機設(shè)計的基本原理,重新設(shè)計X86VVM可視虛擬機內(nèi)核,得到新的X86VVM2內(nèi)核,該內(nèi)核解決了數(shù)據(jù)區(qū)dup偽指令的解析、程序段及尋址方式的識別、函數(shù)的調(diào)用和帶糾錯功能的異常處理等問題。 然后,采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思路,同時考慮到運行時的人機交互,實現(xiàn)了內(nèi)核的可視化,開發(fā)出X86VVM2可視虛擬機。X86VVM2具有CPU內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)及寄存器之間數(shù)據(jù)動態(tài)交互可視化、程序數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)變量、函數(shù)、符號表)可視化、內(nèi)核�？梢暬�、編輯可視化、調(diào)試可視化、代碼跟蹤可視化、人機交互可視化及流程圖可視化的功能。 為了更好地實現(xiàn)流程圖可視化,本文提出了翻頁效果的流程圖自動生成算法。該算法首先將源程序劃分為各個基本模塊,然后根據(jù)不同類型的模塊,生成對應(yīng)的抽象節(jié)點,最后根據(jù)節(jié)點內(nèi)存放的地址信息,畫出主程序的流程圖。函數(shù)調(diào)用時,先將主程序的開始節(jié)點進(jìn)棧,然后畫出子函數(shù)的流程圖；函數(shù)返回時,取得保存在棧中的節(jié)點,畫出以此節(jié)點開始的主程序流程圖,從而實現(xiàn)主程序流程圖與子程序流程圖自動切換。 最后,總結(jié)了X86VVM2的實現(xiàn)及對內(nèi)核的測試,同時選取一個實例對X86VVM2的整體功能進(jìn)行測試。試驗結(jié)果表明,內(nèi)核執(zhí)行結(jié)果正確及各可視化功能運行正常。在論文結(jié)尾處,總結(jié)了本課題的主要工作并對后續(xù)工作進(jìn)行展望。
【圖文】：

結(jié)合寄存器處理器和堆棧處理器的優(yōu)點，本X86VVMZ虛擬機采用寄存器架構(gòu)，同時在X86VVMZ虛擬機內(nèi)部設(shè)置一個棧，函數(shù)的調(diào)用直接依靠內(nèi)核棧，從而提高內(nèi)核處理速度，圖2一1是X86VVMZ內(nèi)核結(jié)構(gòu)圖�！瞂86~娠_一口，符表號J虛擬cP匯匯匯編編編器器器棧衛(wèi)!日圖2一IX86VVMZ內(nèi)核架構(gòu) FigureZ一 1X86VVMZKernelArchiteeture如上圖所示，X86VVMZ內(nèi)核主要分為五個部分。匯編器對匯編程序進(jìn)行匯編;虛擬內(nèi)存存放匯編后的機器碼;棧存放堆棧操作指令及函數(shù)調(diào)用后內(nèi)核棧中的數(shù)據(jù);虛擬CPU作為執(zhí)行部件，執(zhí)行虛擬內(nèi)存中的機器碼;符號表為語法分析、異常處理及數(shù)據(jù)信息可視化提供符號信息。

(oPOperationCode)和操作數(shù) (ODOperationData)兩個部分。如 MOVAH，一oH這條指令，其格式如圖3一1所示。MOV_多一A工1IOH▲操作碼(OPCode)一—---一一}源操作絲冬些竺_1目的操作數(shù)Destination圖3一1指令結(jié)構(gòu) Figure3一 1InstruetionStructure其中操作碼表示指令執(zhí)行什么樣的操作，在一條指令中，操作碼是必須有的部分，操作數(shù)表示操作碼對應(yīng)的操作的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)的存放地址。X86VVMZ虛擬機按照指令使用的頻率，，實現(xiàn)如下共83條指令:and·shl·ret·rePne、rePe、reP、seasw·scasb、emPsw·emPsb、lodsw、lodsb、stosw、stosb、mov、movsw、movsb、rer、rel、ror、rol、shr、sar、shl、test、not、Of、Jno、and、loopnz、loopz、jne、jle、jl、jge、jg、jexz、jbe·jb、jnb丫PoPf、Ja、JnP、JPe、cwd、ebw、lah且jo、jns、js、jnz·idiv、imul·neg·sbb·ade·les·lds·cme、xehg、PoPa、Pusha、movzx·Pushf、sahf、1llOVSX、div、add、mul、PoP、ine、dec、Push、jmP、je、eall、xor、sub·looP、je、int、lea。CmP、
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TP302

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