街机模拟游戏逆向工程(HACKROM)教程:[1]数据的存储与读取

简介

在计算机中，数据存储的介质一直在变化，从最早的穿孔纸带，到现在的固态硬盘。但存储的原理是一直没有变化的，在计算机中，我们所存储的数据，一直都是以二进制的形式被存储存在不同的介质中。

计算机用位 (bits) 来存储数据，每一位可以是两种状态之一：0或1，这就是二进制数字。而这种形式十分不方便记忆，所以，为了方便记忆，每个二进制数字，都可以转换为十六进制数字或十进制数字。

二进制	十六进制	十进制
0001	$01	1
0010	$02	2
0011	$03	3
0100	$04	4
0101	$05	5
0110	$06	6
0111	$07	7
1000	$08	8
1001	$09	9
1010	$0A	10
1011	$0B	11
1100	$0C	12
1101	$0D	13
1110	$0E	14
1111	$0F	15

数据长度

在计算机中，最小的长度为位(bits)，也是计算机中用来存储的基本单位。

当我们把8个位(bits)，放到一起，那我们就得到了一个单字节(byte)的长度。

把两个单字节长度放到一起，就可以得到一个字 (word)的长度，或者叫双字节。

我们把两个字(word)放到一起，就可以得到一个长字 (long-word)，或者叫四字节。

在街机游戏的逆向研究中，我们通常使用一个名为M68K的汇编语言，在这个汇编语言中，我们常用的数据长度就是这三种，分别用B,W,L来表示这三种数据的长度。而位的形式，在这个汇编中，也常常会使用。

长度	二进制	十六进制
字节	0010 1100	2C
字	0010 1100 1111 0101	2C F5
长字	0010 1100 1111 0101 1001 1101 0111 0110	2C F5 9D 76

二进制存储原理

我们以最早的穿孔纸带为例，来说明数据是如何存储的：

	位(bits)	7	6	5	4	3	2	1	0
10进制											16进制值
1		?	?	?	?	?	?	?	①		$01
2		?	?	?	?	?	?	①	?		$02
3		?	?	?	?	?	?	①	①		$03
4		?	?	?	?	?	①	?	?		$04
5		?	?	?	?	?	①	?	①		$05
6		?	?	?	?	?	①	①	?		$06
7		?	?	?	?	?	①	①	①		$07
8		?	?	?	?	①	?	?	?		$08
9		?	?	?	?	①	?	?	①		$09
10		?	?	?	?	①	?	①	?		$0A
11		?	?	?	?	①	?	①	①		$0B
12		?	?	?	?	①	①	?	?		$0C
13		?	?	?	?	①	①	?	①		$0D
14		?	?	?	?	①	①	①	?		$0E
15		?	?	?	?	①	①	①	①		$0F
16		?	?	?	①	?	?	?	?		$10
32		?	?	①	?	?	?	?	?		$20
128		①	?	?	?	?	?	?	?		$80
255		①	①	①	①	①	①	①	①		$FF

?我们把纸带的每一行看成是一个字节的长度，在纸带中，用1来表示该位置已穿孔，代表该位为1。用0来表示该位置未穿孔，代表该位为0。这样，我们就把这些数据保存在了一个纸带上面。

而对于现代的比如硬盘，光盘，它们的存储原理是一样的，只是存储的介质发生了变化，硬盘是用磁性物质的S和N极代表示该位置为0和1，光盘是用一个个凹凸来表示该位置的0和1。

当然，因为二进制数值难于阅读和记忆，我们用各种工具软件，从中读出来的数据是已经被转换为了16进制数值。

助记符

因为我们从计算机中所读取到的数据都是二进制，我们基本上很难去阅读和记忆，所以，这时我们需要一个翻译器，把他们翻译成人类方便理解的方式。比如在m68K汇编中，会把读取到的比如：

0011 1101 0111 1100 0000 0000 0000 0101 0000 0000 1111 1100
3D???????????? 7C??????????? 00?????????????? 05????????????? 00????????????? FC

?如果只查看二进制或十六进制数值，我们很难理解，这段数据有什么作用。所以，M68K把他翻译为一段方便阅读和记忆的助记符：

move.w? #5,$FC(a6)

?我们把这段助记符分成四个部份：

1、命令：??????? ????????- move ，代表了这句代码在程序中的作用

2、操作长度： ??????? - 指定该指令想要操作的数值长度，以B(字节)，W(字)，L(长字)表示

3、源操作数：??????? - 表示了数据的从哪里读取

4、目的操作数：??? - 表示了数据在运算后会哪里会被修改或者操作