組合語言學習指南（二）：32 位保護模式記憶體定址完整指南

前言：從實模式到線性位址空間

Intel CPU 支援實模式與保護模式。Windows 採用 32 位保護模式，程式運行於 4 GB 線性位址空間（0 ~ FFFFFFFFh）。本文專注 32 位線性空間的定址機制，助你精準掌握記憶體存取。

線性位址與段選擇子

線性位址可視為連續位元組陣列。記憶體位址形式為 段選擇子:有效位址。段選擇子存放於段暫存器，透過段描述符表（GDT/LDT）確定段基址、長度、粒度、權限等屬性。有效位址相對於段基址計算。

例如：選擇子 1A7h 對應資料段基址 400000h，載入 DS 後：

• DS:0 → 線性位址 400000h
• DS:1F5278h → 線性位址 5E5278h

32 位系統中，單一段即可涵蓋 4 GB 空間，多段存在意義在於存取權限控制（保護模式核心）。

有效位址計算公式

有效位址 = 基址 + 索引 × 比例因子 + 位移量

• 基址：任一 32 位通用暫存器
• 索引：除 ESP 外任一通用暫存器
• 比例因子：1、2、4、8
• 位移量：立即數

範例：[EBP + EDX*8 + 200h]。各項均可省略。

資料寬度與 Small Endian 格式

• 位元組 (BYTE)：8 bits，最大值 0xFF
• 字 (WORD)：2 位元組
• 雙字 (DWORD)：4 位元組

Intel 採 Small Endian：低位元組存低位址。例：803E7D0Ch 記憶體中為 0C 7D 3E 80。暫存器中仍為正常順序 803E7D0Ch。

mov al,  byte ptr ds:[edx]  ; 讀 0C
mov ax,  word ptr ds:[edx]  ; 讀 7D0C
mov eax, dword ptr ds:[edx] ; 讀 803E7D0C

若段預設寬度為雙字，存取位元組/字需顯式指定 BYTE PTR/WORD PTR。

預設段選擇規則與段超越前綴

• 基址/索引含 EBP/ESP → SS 段
• 其他情況 → DS 段

需打破規則時使用段超越前綴：MOV EBX, ES:[EDX]。

堆疊：硬體支援的 LIFO 結構

• SS 指定堆疊段
• ESP 指向堆疊頂
• 堆疊向低位址成長

PUSH xxx：ESP -= 4，SS:[ESP] = xxx
POP yyy：yyy = SS:[ESP]，ESP += 4

ESP 以下記憶體內容視為未定義（下次 PUSH 會覆蓋）。

不存在的指令：硬體限制

組合語言直映射機器碼，受硬體限制：

• MOV [mem], [mem] —— 記憶體間不可直接傳送
• MOV DS, 1A7h —— 段暫存器不可直接載入立即數
• MOV EIP, 3D4E7h —— 指令指標不可直接操作

總結

32 位保護模式下的記憶體定址靈活強大，掌握 基址+索引*比例+位移 公式、Small Endian 存儲、段選擇規則與堆疊操作，是編寫高效組合程式、分析反組譯碼的基石。牢記硬體不支援的操作，避免無效嘗試。