목차
Chapter 1 컴퓨터의 구조와 역사
01 시스템 프로그래밍과 운영체제 ... 21
1. 시스템 프로그래밍이란? ... 21
2. 운영체제란? ... 21
02 프로그래머 입장에서 바라본 컴퓨터의 구조와 역사 ... 22
1. 폰 노이만 구조와 ISA ... 23
2. 인텔 8008, 8086 마이크로프로세서 ... 27
3. 8086의 레지스터들 ... 29
4. 8086 세그먼트 레지스터의 사용 ... 32
5. 80286과 80386 마이크로프로세서의 출현 ... 34
6. 80386에서의 레지스터들 ... 35
7. 컴퓨터 아키텍처(Architecture)와 컴퓨터 오가니제이션(Organization) ... 42
8. 80486 마이크로프로세서 ... 43
9. 펜티엄(Pentium) 프로세서와 슈퍼 스칼라 ... 48
Chapter 2 데이터의 표현과 메모리 구조
01 2진법, 16진법의 표현법과 비트, 바이트 ... 53
02 정수의 표현 ... 54
03 실수의 표현 ... 56
04 문자의 표현 ... 60
05 바이트 순서(Little Endian과 Big Endian) ... 61
06 메모리의 구조 ... 63
07 CPU와 메모리간의 연결 ... 65
1. 8086에서 짝수 번지, 홀수 번지 ... 65
2. 80386, 80486, 그리고 Pentium에서의 데이터 전송 ... 67
Chapter 3 기계어의 구성
01 기계어에 대한 이해와 필요성 ... 71
02 고급 언어, 기계어, 그리고 어셈블리 언어의 예 ... 72
03 명령의 구성과 실행 ... 73
04 기계어의 구성(명령어 형식: Instruction Format) ... 74
1. Instruction Prefixes ... 75
2. 작동 코드(Opcode: Operand code) ... 79
3. 번지 지정 방식과 MODR／M 그리고 SIB ... 83
4. 번지 지정 방식 ... 86
Chapter 4 프로시저와 스택 구조
01 스택을 사용한 복귀 주소의 저장 ... 95
02 스택을 사용한 로컬 변수의 저장 ... 98
03 스택을 사용한 파라미터 전달 ... 100
04 파라미터 전달의 여러 가지 방법(Calling Conventions) ... 103
1. __cdecl ... 103
2. __stdcall ... 104
3. __fastcall ... 105
05 스택 프레임을 이용한 스택 백트레이싱 ... 106
06 프로시저에서 리턴 값 전달하기 ... 108
07 Windows에서의 스택 구조 ... 109
08 함수에서의 레지스터 사용 ... 113
09 Name Mangling(Name Decoration) ... 115
Chapter 5 프로세스와 스레드
01 프로세스와 스레드의 개념 ... 121
1. 프로세스(Process) ... 121
2. 스레드(Thread) ... 121
02 프로세스의 구조 ... 123
1. WinDBG를 사용한 프로세스 구조체 살펴보기 ... 123
2. 프로그램에서 EPROCESS 포인터 얻기 ... 131
3. 프로세스를 구성하는 요소들 ... 133
03 스레드의 구조 ... 154
1. WinDBG를 사용한 스레드 구조체 살펴보기 ... 154
2. 프로그램에서 ETHREAD 포인터 얻기 ... 160
04 구조화된 예외 처리(Structured Exception Handling) ... 162
1. 운영체제에서의 예외 처리 과정 ... 163
2. 아주 간단한 SEH 처리 예 ... 164
3. Visual C++에서의 SEH 처리 예 ... 172
4. Visual C++의 SEH에서 제공하는 추가적 기능들 ... 175
05 애플리케이션에서 프로세스와 스레드 관련 정보 얻기 ... 177
Chapter 6 스레드의 스케줄링
01 스레드의 상태 ... 191
02 우선순위 알고리즘 ... 192
1. Windows에서의 우선순위 스케줄링 구현 ... 193
2. 프로세스 우선순위와 스레드 우선순위 ... 202
03 Performance monitor 프로그램을 이용한 실험 ... 207
04 선점형 스케줄링(Preemptive Scheduling) ... 208
1. 선점되어지는 경우 ... 210
2. Windows에서의 선점형 스케줄링 구현 ... 211
3. IPQL과 커널레벨등 동기화 ... 215
Chapter 7 스레드의 동기화
01 스레드 동기화의 필요성 ... 221
02 유저모드에서의 동기화 함수들 ... 224
1. 크리티컬 섹션(Critical Section) ... 224
2. 뮤텍스(Mutex) ... 226
3. 세마포어(Semaphore) ... 230
4. 이벤트(Event) ... 230
03 커널 동기화 객체와 그 구조 ... 231
1. 커널 동기화 객체 ... 232
2. 디스패처(Dispatcher)와 대기 블록(WaitBlock) ... 239
Chapter 8 메모리 관리
01 가상 주소(Virtual Address) ... 247
02 가상 주소(Virtual Address)의 구현 ... 247
1. 페이징 기법 ... 248
2. 가상 주소와 페이징 시스템 ... 250
3. 세그먼트 기법 ... 254
4. 단편화(Fragmentation) ... 255
5. 세그먼트와 페이징 기법의 병합 ... 257
Chapter 9 세그먼테이션
01 가상 메모리에서 실제 물리 메모리까지 ... 261
02 세그먼트 레지스터와 그 사용 ... 262
03 세그먼테이션(Memory Segmentation) ... 263
04 세그먼트 디스크립터 ... 265
05 세그먼트 디스크립터의 내용들 ... 267
1. 베이스(Base) 필드 ... 268
2. 리미트(Limit) 필드 ... 268
3. 액세스(Access) 비트 ... 268
4. 프레젠트(Present) 비트 ... 269
5. 디폴트(Default) 비트 ... 269
6. Granularity 비트 ... 269
7. 시스템(System) 비트와 타입(Type) 비트 ... 269
06 디스크립터 테이블과 세그먼트 셀렉터 ... 276
1. 디스크립터 테이블 ... 276
2. LDT(Local Descriptor Table) ... 278
3. 세그먼트 셀렉터 ... 279
07 Windows에서의 세그먼트 디스크립터와 레지스터 ... 280
1. 애플리케이션에서의 세그먼트 레지스터와 그 내용 ... 281
2. 커널레벨에서의 세그먼트 레지스터와 그 내용 ... 285
Chapter 10 페이징
01 페이징(Paging) ... 293
02 선형 주소에서 물리 주소까지 ... 294
1. CR3 레지스터 ... 295
2. 페이지 디렉토리(Page Directory) ... 297
3. 페이지 테이블(Page Table) ... 299
4. 실습 ... 302
03 Windows에서의 페이지 디렉토리와 테이블 ... 307
04 공유 메모리와 공유 모듈 ... 312
05 메모리 공간의 전환 ... 317
06 3GByte의 유저 메모리를 사용하는 Windows ... 319
07 Page Address Extensions(PAE) ... 320
Chapter 11 페이지 관리
01 요구 페이지 처리 ... 325
1. 페이지 폴트 예외 핸들러 ... 326
2. 선페이징(Prepaging) ... 336
3. Paged Memory와 NonPaged Memory ... 337
02 페이지 교체 정책(Page Replacement Policy) ... 342
1. 지역성(Locality) ... 342
2. LRU(Least Recently Used) 방식 ... 343
3. FIFO(First In, First Out) 방식 ... 346
4. Page Frame Number Database ... 347
5. 실습 ... 350
03 작업세트(Working Set) 관리 ... 351
1. 스레싱(Thrashing) 현상 ... 351
2. 작업세트 관리 ... 352
3. 작업세트를 조절하기 위한 Win32 API ... 354
04 페이지의 효과적 이용 방법 ... 356
Chapter 12 프로세서 내의 캐시 관리
01 원리 ... 361
02 캐시 메모리의 주소 매핑 방식 ... 363
1. 직접 매핑(direct mapping) ... 363
2. 어소시에이티브 매핑(associative mapping) ... 364
3. 셋 어소시에이티브 매핑(set associative mapping) ... 366
03 캐시 교체 알고리즘 ... 367
04 캐시 쓰기 정책 ... 368
1. Write Through 정책 ... 368
2. Write Back 정책 ... 368
05 Pentium Processor에서의 캐시 구조 ... 369
06 캐시와 프로그램 최적화 ... 371
1. 데이터의 위치와 속도 ... 372
2. 지역성을 이용한 최적화(Locality) ... 374
3. 특별한 명령어를 이용한 최적화 ... 375
4. 데이터의 정렬(Alignment) ... 376
Chapter 13 윈도우즈에서의 캐시 관리
01 Windows에서의 파일 읽기와 그 과정 ... 381
02 내부 구조 ... 383
1. Windows의 System Cache 영역과 View ... 383
2. VACB(Virtual Address Control Blocks)에 의한 View 관리 ... 384
3. 파일 열기 속성과 캐시 관리자 ... 386
03 캐시 내부 살펴보기 ... 387
1. FILE I／O 함수에 의한 접근 시의 데이터 관리 ... 388
2. 메모리 맵드 I／O에 대한 파일 관리 ... 392
Chapter 14 유저레벨과 커널레벨
01 특권레벨(Privilege Levels) ... 397
02 커널모드(Ring O)와 유저모드(Ring 3) ... 399
03 Windows에서의 유저레벨 코드 세그먼트 ... 399
04 Windows에서의 커널레벨 코드 세그먼트 ... 401
05 커널레벨에서만 실행되는 CPU 명령어 ... 401
06 세그먼트의 갱신과 특권레벨 ... 403
1. 데이터의 세그먼트 갱신(DS, ES, FS, GS) ... 403
2. 스택 세그먼트 갱신(SS) ... 404
07 코드 세그먼트의 변경과 특권레벨의 변경 ... 405
1. 세그먼트간의 JMP 또는 CALL 명령 실행 ... 406
08 인터럽트와 특권레벨 ... 427
1. IDT(Interrupt Descriptor Table) ... 427
2. 인텔에서 정의하고 있는 인터럽트 벡터별 내용 ... 429
3. 인터럽트 발생과 스택 변화 ... 431
4. Windows API의 흐름 ... 432
09 I／O 특권레벨 변경 ... 446
1. TSS(Task State Segment) 변경을 통한 I／O 권한 변경 ... 446
2. IOPL 변경을 통한 IO 특권레벨 변환하기 ... 458
Chapter 15 실행 파일과 로더
01 PE 파일의 레이아웃 ... 463
1. DOS 헤더와 스터브 코드 ... 463
2. PE 헤더 ... 465
3. Optional 헤더 ... 468
4. 섹션(Section) 헤더 ... 473
5. 세션(Section) ... 475
02 PE 파일의 주요 정보와 로더 ... 476
1. 로더의 내부 ... 477
2. 기준 재배치(Base Relocations) ... 479
3. 익스포트 함수(Export Functions) ... 483
4. 임포트 함수(Import Functions) ... 485
Chapter 16 16비트 에뮬레이션
01 MS-DOS 에뮬레이션 ... 491
1. 메모리 공간의 구성 ... 492
2. 16비트 명령어의 실행 ... 494
3. Interrupt에 대한 처리 ... 494
4. Memory Mapped I／O에 대한 처리 ... 498
02 80286 환경에서 수행되는 Win16 에뮬레이션 ... 499
부록
부록 A. WinDBG 설치 및 간단한 사용법 ... 502
부록 B. 드라이버 개발 경험이 없는 프로그래머를 위하여 ... 512
부록 C. 디스어셈블링에 대한 이해 ... 523
부록 D. 디버거의 내부 구조와 원리 ... 532
참고문헌 ... 541
찾아보기 ... 543
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