Что такое ассемблер: Почему Ассемблер — это круто, но сложно

Ассемблер — это… Что такое Ассемблер?

Эта статья — о компьютерных программах. О языке программирования см. Язык ассемблера.

Ассе́мблер (от англ. assembler — сборщик) — компьютерная программа, компилятор исходного текста программы, написанной на языке ассемблера, в программу на машинном языке.

Как и сам язык (ассемблера), ассемблеры, как правило, специфичны для конкретной архитектуры, операционной системы и варианта синтаксиса языка. Вместе с тем существуют мультиплатформенные или вовсе универсальные (точнее, ограниченно-универсальные, потому что на языке низкого уровня нельзя написать аппаратно-независимые программы) ассемблеры, которые могут работать на разных платформах и операционных системах. Среди последних можно также выделить группу кросс-ассемблеров, способных собирать машинный код и исполняемые модули (файлы) для других архитектур и ОС.

Ассемблирование может быть не первым и не последним этапом на пути получения исполнимого модуля программы.

Так, многие компиляторы с языков программирования высокого уровня выдают результат в виде программы на языке ассемблера, которую в дальнейшем обрабатывает ассемблер. Также результатом ассемблирования может быть не исполнимый, а объектный модуль, содержащий разрозненные блоки машинного кода и данных программы, из которого (или из нескольких объектных модулей) в дальнейшем с помощью программы-компоновщика может быть скомпонован исполнимый файл.

Архитектура x86

Ассемблеры для DOS

Наиболее известными ассемблерами для операционной системы DOS являлись Borland Turbo Assembler (TASM), Microsoft Macro Assembler (MASM) и Watcom Assembler (WASM). Также в своё время был популярен простой ассемблер A86.

Windows

При появлении операционной системы Windows появилось расширение TASM, именуемое TASM 5+ (неофициальный пакет, созданный человеком с ником !tE), позволившее создавать программы для выполнения в среде Windows. Последняя известная версия TASM — 5.

3, поддерживающая инструкции MMX, на данный момент включена в Turbo C++ Explorer. Но официально развитие программы полностью остановлено.

Microsoft поддерживает свой продукт под названием Microsoft Macro Assembler. Она продолжает развиваться и по сей день, последние версии включены в наборы DDK. Но версия программы, направленная на создание программ для DOS, не развивается. Кроме того, Стивен Хатчессон создал пакет для программирования на MASM под названием «MASM32».

GNU и GNU/Linux

В состав операционной системы GNU входит пакет binutils, включающий в себя ассемблер gas (GNU Assembler), использующий AT&T-синтаксис, в отличие от большинства других популярных ассемблеров, которые используют Intel-синтаксис (поддерживается с версии 2.10).

Переносимые ассемблеры

Также существует открытый проект ассемблера, версии которого доступны под различные операционные системы, и который позволяет получать объектные файлы для этих систем. Называется этот ассемблер NASM (Netwide Assembler).

Yasm — это переписанная с нуля версия NASM под лицензией BSD (с некоторыми исключениями).

flat assembler (fasm) — молодой ассемблер под модифицированной для запрета перелицензирования (в том числе под GNU GPL) BSD-лицензией. Есть версии для KolibriOS, Linux, DOS и Windows; использует Intel-синтаксис и поддерживает инструкции x86-64.

Архитектуры RISC

MCS-51

MCS-51 (Intel 8051) — классическая архитектура микроконтроллера. Для неё существует кросс-ассемблер ASM51, выпущенный корпорацией MetaLink.

Кроме того, многие фирмы — разработчики программного обеспечения, такие как IAR или Keil, представили свои варианты ассемблеров. В ряде случаев применение этих ассемблеров оказывается более эффективным благодаря удобному набору директив и наличию среды программирования, объединяющей в себе профессиональный ассемблер и язык программирования Си, отладчик и менеджер программных проектов.

AVR

На данный момент существуют 3 компилятора производства Atmel (AVRStudio 3, AVRStudio 4, AVRStudio 5 и AVRStudio 6).

В рамках проекта AVR-GCC (он же WinAVR) существует компилятор avr-as (это портированный под AVR ассемблер GNU as из GCC).

Также существует свободный минималистический компилятор avra^[1].

ARM

PIC

Пример программы на языке Assembler для микроконтроллера PIC16F628A:

 
        LIST    p=16F628A
         __CONFIG 0309H 
 
STATUS  equ     0x003
TRISB   equ     0x086
PORTB   equ     0x006
RP0     equ     5
        org  0
        goto start
start:
        bsf     STATUS,RP0             
        movlw   .00      
        movwf   TRISB                    
        bcf     STATUS,RP0        
led:
        movlw   .170   
        movwf   PORTB
        goto    led
end

AVR32

MSP430

Пример программы на языке Assembler для микроконтроллера MSP430G2231 (в среде Code Composer Studio):

 
 .cdecls C,LIST,  "msp430g2231.h"
;------------------------------------------------------------------------------
            . text                           ; Program Start
;------------------------------------------------------------------------------
RESET       mov.w   #0280h,SP               ; Initialize stackpointer
StopWDT     mov.w   #WDTPW+WDTHOLD,&WDTCTL  ; Stop WDT
SetupP1     bis.b   #001h,&P1DIR            ; P1.0 output
                                            ;                                                           
Mainloop    bit.b   #010h,&P1IN             ; P1.4 hi/low?
            jc      ON                      ; jmp--> P1.4 is set
                                            ;
OFF         bic.b   #001h,&P1OUT            ; P1.0 = 0 / LED OFF
            jmp     Mainloop                ;
ON          bis.b   #001h,&P1OUT            ; P1.0 = 1 / LED ON
            jmp     Mainloop                ;
                                            ;
;------------------------------------------------------------------------------
;           Interrupt Vectors
;------------------------------------------------------------------------------
            .
  sect   ".reset"                ; MSP430 RESET Vector
            .short  RESET                   ;
            .end

PowerPC

Программный пакет The PowerPC Software Development Toolset от IBM включает в себя ассемблер для PowerPC.

MIPS

Архитектуры MISC

SeaForth

Существуют:

• 8-разрядные Flash-контроллеры семейства MCS-51
• 8-разрядные RISC-контроллеры семейства AVR (ATtiny, ATmega, classic AVR). На данный момент семейство classic AVR трансформировано в ATtiny и ATmega
• 8-разрядные RISC-контроллеры семейства PIC (PIC10,PIC12,PIC16,PIC18)
• 16-разрядные RISC-контроллеры семейства PIC (PIC24HJ/FJ,dsPIC30/33)
• 32-разрядные RISC-контроллеры семейства PIC (PIC32) с архитектурой MIPS32 M4K
• 32-разрядные RISC-контроллеры семейства AVR32 (AVR32)
• 32-разрядные RISC-контроллеры семейства ARM Thumb высокой производительности (серия AT91)

Макроассемблер

Не следует путать с MASM.

Макроассемблер (от греч. μάκρος — большой, обширный) — макропроцессор, базовым языком которого является язык ассемблера.^[2]

Ассемблирование и компилирование

Процесс трансляции программы на языке ассемблера в объектный код принято называть ассемблированием. В отличие от компилирования, ассемблирование — более или менее однозначный и обратимый процесс. В языке ассемблера каждой мнемонике соответствует одна машинная инструкция, в то время как в языках программирования высокого уровня за каждым выражением может скрываться большое количество различных инструкций. В принципе, это деление достаточно условно, поэтому иногда трансляцию ассемблерных программ также называют компиляцией.

Примечания

См. также

Литература

• Вострикова З. П. Программирование на языке ассемблера ЕС ЭВМ. М.: Наука, 1985.
• Галисеев Г. В. Ассемблер для Win 32. Самоучитель. — М.: Диалектика, 2007. — С. 368. — ISBN 978-5-8459-1197-1
• Зубков С. В. Ассемблер для DOS, Windows и UNIX.
• Кип Ирвина. Язык ассемблера для процессоров Intel = Assembly Language for Intel-Based Computers. — М.: Вильямс, 2005. — С. 912. — ISBN 0-13-091013-9
• Калашников О. А. Ассемблер? Это просто! Учимся программировать. — БХВ-Петербург, 2011. — С. 336. — ISBN 978-5-9775-0591-8
• Магда Ю. С. Ассемблер. Разработка и оптимизация Windows-приложений. СПб.: БХВ-Петербург, 2003.
• Нортон П., Соухэ Д. Язык ассемблера для IBM PC. М.: Компьютер, 1992.
• Владислав Пирогов. Ассемблер для Windows. — СПб.: БХВ-Петербург, 2002. — 896 с. — ISBN 978-5-9775-0084-5
• Владислав Пирогов. Ассемблер и дизассемблирование. — СПб.: БХВ-Петербург, 2006. — 464 с. — ISBN 5-94157-677-3
• Сингер М. Мини-ЭВМ PDP-11: Программирование на языке ассемблера и организация машины. М.: Мир, 1984.
• Скэнлон Л. Персональные ЭВМ IBM PC и XT. Программирование на языке ассемблера. М.
  : Радио и связь, 1989.
• Юров В., Хорошенко С. Assembler: учебный курс. — СПб.: Питер, 2000. — С. 672. — ISBN 5-314-00047-4
• Юров В. И. Assembler: учебник для вузов / 2-е изд. СПб.: Питер, 2004.
• Юров В. И. Assembler. Практикум: учебник для вузов / 2-е изд. СПб.: Питер, 2004.
• Юров В. И. Assembler. Специальный справочник. СПб.: Питер, 2000.

Ссылки

Язык ассемблера — всё по этой теме для программистов

Как компилятор преобразует код на C в Assembler?

Видео, в котором подробно разбирается преобразование программы на языке C в машинный код.

Битва языков программирования 2020 продолжается!

Первый день голосования закончился. По его итогам Swift уверенно обошёл PHP, а Kotlin немного не дотянул до Java. Смотрите результаты здесь. Сегодня соревнуются следующие две пары языков: Assembler/Pascal и С++/Cobol.…

Примите участие в баттле языков программирования 2020.

Старт уже завтра!

В то время как Java и язык Си меняются местами на вершине рейтинга TIOBE, мы решили выяснить, какие языки программирования, наши подписчики любят больше всего. Завтра начинается баттл языков программирования…

Курс «Программирование с нуля»

Русскоязычный курс для абсолютных новичков, рассказывающий об основах программирования на примере языка ассемблера.

Курс «Основы программирования встраиваемых систем»

Русскоязычный курс, открывающий своим слушателям удивительный мир микроконтроллеров. Среди окружающих нас приборов все сложнее встретить такие, в которых их нет. Часы и светофоры, системы освещения, электронные игрушки и роботы, телевизоры…

Компилятор Си в одну инструкцию: обзор инструмента M/o/Vfuscator

M/o/Vfuscator компилирует программы в инструкции mov, и только в них. Инструмент ориентирован на язык Си и архитектуру процессора x86, но адаптивен и легко настраивается под другие языки и архитектуры.

Руководство по созданию ядра для x86-системы. Часть 2. Система ввода / вывода

Рассказывает Arjun Sreedharan  В прошлой статье я писал о том, как создать простейшее x86-ядро, использующее GRUB, работающее в защищённом режиме и выводящее на экран строку. В этот раз мы подключим к ядру драйвер…

Руководство по созданию ядра для x86-системы. Часть 1. Просто ядро

Рассказывает Arjun Sreedharan  Давайте напишем простое ядро, которое можно загрузить при помощи бутлоадера GRUB x86-системы. Это ядро будет отображать сообщение на экране и ждать. 

В Сети появилась серия статей-руководств по созданию собственной ОС на ассемблере и Rust

Предлагаем вашему вниманию серию англоязычных статей, опубликованную в блоге Филиппа Опперманна. В ней подробно разбирается процесс разработки собственной 64-битной ОС на ассемблере и Rust. Серия пополняется, но на основе уже написанных статей можно написать достаточно функциональную операционную…

Основы Just In Time компиляции, используемой в динамических языках, на примере программы на C

Я был сильно вдохновлен, когда узнал о динамической компиляции (JIT — Just In Time) из различных виртуальных машин Ruby и JavaScript. Я мог бы рассказать вам все о том, как…

Бесплатные материалы для программистов

Огромная база ссылок на книги, статьи, туториалы, онлайн-курсы, интерактивные обучалки, подкасты — всё только бесплатное.

Как создавался редактор ассемблерного кода SASM

Рассказывает создатель SASM, Дмитрий Манушин Здравствуйте! Хочу немного рассказать о разработке проекта SASM — среды разработки для языков ассемблера. Чтобы сразу было понятно о чём речь: Сайт: http://dman95.github.io/SASM/ Репозиторий с…

Самоизменяющаяся программа на C под x86_64

Зачем вообще может понадобиться писать программу, которая меняет свой код во время выполнения? Это ужасно! Да, да, я знаю. И все-таки, зачем? Ну, например, это хороший учебный пример. Но главная…

Обычно main — это функция. Но всегда ли это так?

Идея написать эту статью пришла мне в голову, когда одного из моих коллег заставили пройти начальный курс по CS в моем университете. Мы с ним искали способ написать корректную программу…

Assembler | OSDev Wiki | Fandom

Ассемблер (от англ. assemble — собирать) — компилятор с языка ассемблера в команды машинного языка.

История ассемблера

Данный тип языков получил свое название от названия транслятора (компилятора) с этих языков — ассемблера (англ. assembler — сборщик). Вероятно, такое название объясняется тем, что программа-ассемблер как бы собирает машинные команды из кусочков, каждый из которых задаётся теми или иными частями соответствующего оператора на языке ассемблера (такая «сборка» хорошо заметна в ассемблерах ряда архитектур, отличных от IA-32, например, в мэйнфреймах фирмы IBM).

Язык ассемблера в русском языке часто называют просто ассемблером. Транслятор с этого языка тоже обычно называют просто ассемблером, что в ряде случаев может создать путаницу. Процесс трансляции с языка ассемблера в машинный код нередко называют ассемблированием.

Использование термина «язык ассемблера» может вызвать ошибочное мнение о существовании единого языка низкого уровня или хотя бы стандарта на такие языки, что абсолютно не соответствует истине. Поэтому при именовании языка, на котором написана конкретная программа, желательно уточнять, для какой архитектуры она предназначена и на каком диалекте языка написана.

Виды ассемблеров

Каждая процессорная архитектура имеет свою собственную систему команд, которой соответствует и свой язык ассемблера. Кроме того, нередки ситуации, когда для одной и той же архитектуры процессора существует несколько трансляторов языка ассемблера, использующих сильно различающиеся исходные языки.

С точки зрения функциональных возможностей наиболее важными видами ассемблеров являются обычные ассемблеры и макроассемблеры. Все современные ассемблеры для ПК относятся ко второй категории, однако для более простых архитектур нередко встречаются обычные ассемблеры.

Особняком стоят так называемые кросс-ассемблеры, работающие на компьютерах одной архитектуры, но предназначенные для создания программ для процессоров другой архитектуры; типичным примером являются функционирующие на ПК среды разработки для микроконтроллеров.

Связывание ассемблерного кода с другими языками

Большинство современных компиляторов позволяют создавать программы, написанные на разных языках. Применительно к связи языка ассемблера и какого-либо языка высокого уровня обычно доступны два подхода.

Первый заключается во включении ассемблерного кода прямо в исходный текст программы на языке высокого уровня. Это возможно благодаря тому, что большинство современных компиляторов реализуют свой собственный встроенный ассемблер, обладающий ограниченными возможностями, но позволяющий легко смешивать два языка.

Другой подход основан на использовании отдельного транслятора языка ассемблера. Исходная программа разбивается на несколько модулей, часть из которых написана на языке (или нескольких языках) высокого уровня, а другая часть — на ассемблере. Эти модули преобразуются в промежуточный машинный код (так называемый объектный код) с помощью соответствующих трансляторов, а потом связываются в единый исполняемый файл. Сборка (компоновка) исполняемого файла из нескольких объектных модулей производится специальной программой — компоновщиком (жаргонное название — «линкер», оно является калькой английского наименования «linker» от to link — связывать; сам процесс сборки на жаргоне именуется линковкой). Современные интегрированные среды разработки нередко хорошо маскируют процесс сборки выполняемого модуля, благодаря чему многие программисты даже не понимают толком, как происходит формирование выполняемого файла.

Лекция 4. Основы языка Ассемблер. Синтаксис языка Ассемблер. Ассемблерные вставки в языке C/C++.

4.1. Назначение языков ассемблера.

Ассемблер (от англ. assemble — собирать) — компилятор с языка ассемблера в команды машинного языка.

Сейчас разработка программ на ассемблере применяется в основном в программировании небольших микропроцессорных систем (микроконтроллеров), как правило, встраиваемых в какое-либо оборудование. Очень редко возникает потребность использования ассемблера в разрабатываемых программах в тех случаях, когда необходимо, например, получить наивысшую скорость выполнения определенного участка программы, выполнить операцию, которую невозможно реализовать средствами языков высокого уровня, либо уместить программу в память ограниченного объема (типичное требование для загрузчиков операционной системы).

Под каждую архитектуру процессора и под каждую ОС или семейство ОС существует свой ассемблер. Есть также так называемые кроссассемблеры, позволяющие на машинах с одной архитектурой (или в среде одной ОС) ассемблировать программы для другой целевой архитектуры или другой ОС и получать исполняемый код в формате, пригодном к исполнению на целевой архитектуре или в среде целевой ОС.

Язык ассемблера — тип языка программирования низкого уровня. Команды языка ассемблера один в один соответствуют командам процессора и представляют собой удобную символьную форму записи (мнемокод) команд и аргументов. Язык ассемблера обеспечивает связывание частей программы и данных через метки, выполняемое при ассемблировании (для каждой метки высчитывается адрес, после чего каждое вхождение метки заменяется на этот адрес).

Каждая модель процессора имеет свой набор команд и соответствующий ему язык (или диалект) ассемблера.

Обычно программы или участки кода пишутся на языке ассемблера в случаях, когда разработчику критически важно оптимизировать такие параметры, как быстродействие (например, при создании драйверов) и размер кода (загрузочные секторы, программное обеспечение для микроконтроллеров и процессоров с ограниченными ресурсами, вирусы, навесные защиты).

Связывание ассемблерного кода с другими языками. Большинство современных компиляторов позволяют комбинировать в одной программе код, написанный на разных языках программирования. Это дает возможность быстро писать сложные программы, используя высокоуровневый язык, не теряя быстродействия в критических ко времени задачах, применяя для них части, написанные на языке ассемблера. Комбинирование достигается несколькими приемами:

1. Вставка фрагментов на языке ассемблера в текст программы (специальными директивами языка) или написание процедур на языке ассемблера. Способ хороший для несложных преобразований данных, но полноценного ассемблерного кода с данными и подпрограммами, включая подпрограммы с множеством входов и выходов, не поддерживаемых высокоуровневыми языками, с помощью него сделать нельзя.

2. Модульная компиляция. Большинство современных компиляторов работают в два этапа. На первом этапе каждый файл программы компилируется в объектный модуль. А на втором объектные модули линкуются (связываются) в готовую программу. Прелесть модульной компиляции состоит в том, что каждый объектный модуль будущей программы может быть полноценно написан на своем языке программирования и скомпилирован своим компилятором (ассемблером).

Достоинства языков ассемблера.

1. Максимально оптимальное использование средств процессора, использование меньшего количества команд и обращений в память и, как следствие, большая скорость и меньший размер программы.

2. Использование расширенных наборов инструкций процессора (MMX, SSE, SSE2, SSE3).

3. Доступ к портам ввода-вывода и особым регистрам процессора (в большинстве ОС эта возможность доступна только на уровне модулей ядра и драйверов)

4. Возможность использования самомодифицирующегося (в том числе перемещаемого) кода (под многими платформами она недоступна, так как запись в страницы кода запрещена, в том числе и аппаратно, однако в большинстве общедоступных систем из-за их врожденных недостатков имеется возможность исполнения кода, содержащегося в сегменте (секции) данных, куда запись разрешена). X используется в OpenBSD , в других BSD-системах, в Linux. В Microsoft Windows (начиная с Windows XP SP2) применяется схожая технология DEP.

Недостатки языков ассемблера.

1. Большие объемы кода, большое число дополнительных мелких задач, меньшее количество доступных для использования библиотек по сравнению с языками высокого уровня.

2. Трудоемкость чтения и поиска ошибок (хотя здесь многое зависит от комментариев и стиля программирования).

3. Часто компилятор языка высокого уровня, благодаря современным алгоритмам оптимизации, даёт более эффективную программу (по соотношению качество/время разработки).

4. Непереносимость на другие платформы (кроме совместимых).

5. Ассемблер более сложен для совместных проектов.

4.2. Синтаксис ассемблера.

Синтаксис общих элементов языка. В отличие от языков программирования высокого уровня, где основным элементом языка является оператор, синтаксически программа на ассемблере состоит из последовательности строк. Строка – основная единица ассемблерной программы.

Синтаксис строки имеет следующий общий вид:

<метка:> <команда или директива> <операнды> <;комметарий>

Все эти четыре поля необязательны, в программе вполне могут присутствовать и полностью пустые строки для выделения каких либо блоков кода. Метка может быть любой комбинацией букв английского алфавита, цифр и символов _, $, @, ?, но цифра не может быть первым символом метки, а символы $ и ? иногда имеют специальные значения и обычно не рекомендуются к использованию. Большие и маленькие буквы по умолчанию не различаются, но различие можно включить, задав ту или иную опцию в командной строке ассемблера. Во втором поле, поле команды, может располагаться команда процессора, которая транслируется в исполняемый код, или директива, которая не приводит к появлению нового кода, а управляет работой самого ассемблера. В поле операндов располагаются требуемые командой или директивой операнды (то есть нельзя указать операнды и не указать команду или директиву). И наконец, в поле комментариев, начало которого отмечается символом ; (точка с запятой), можно написать все что угодно — текст от символа «;» до конца строки не анализируется ассемблером.

4.3. Ассемблерные вставки в языках высокого уровня.

Языки высокого уровня поддерживают возможность вставки ассемблерного  кода.  Последовательность  команд  Ассемблера  в  С-программе размещается в asm-блоке:

asm

{

команда_1 //комментарий_1

команда_2 /* комментарий_2 */

————————

команда_n ; комментарий_n

}

Проблемы с прояснением фундаментальных идей о том, что такое assembly

трудно добавить к ответу Майкла Слейдса, но у меня есть несколько замечаний.

Каждый поставщик процессоров или создатель машинного кода процессоров делает это с помощью мнемоники, языка assembly для этого процессора. Как правило, assembly, определенный в оригинальной документации процессора, будь то на салфетке за обедом или очень формальный и красивый документ, является языком «original» assembly для этого процессора. Ассемблер (свободные термины здесь, поскольку их можно понимать по-разному, здесь используется как программа, которая анализирует язык assembly и в идеале делает из него машинный код) написан для чтения этого языка assembly с дополнительными элементами, необходимыми для правильного выполнения кода, а также некоторыми директивами и т. д., Чтобы облегчить работу программистов (macros, приравнивает (определяет) и т. д.).

В идеале, если вы создаете новый процессор и хотите получить какое-либо признание, вам нужен сначала ассемблер, а затем другие языки (FORTRAN, BASIC, Pascal, C и т. д.)(C всегда нужен, Но, очевидно, сегодня вам не нужен Pascal или basic и т. д.). Если поставщик процессоров хочет продавать чипы, он должен сделать или заключить контракт или каким-то образом поощрить ассемблера, как минимум. Что касается 8088/8086, то Intel действительно имела свои собственные инструменты, но в то время они были дорогими, а другие инструменты были более популярными (microsoft masm, msvc, borland tasm, pascal, tcc, bcc). Был хороший свободный ассемблер под названием a86, если я правильно помню. Теперь у нас есть nasm в качестве примера хорошего свободного ассемблера для x86.

Intel x86-это скорее исключение, чем правило, существует религиозная дискуссия между синтаксисом intel, который ближе к оригиналу, и синтаксисом AT&T. gnu binutils, как правило, не уважает поставщиков процессоров (я бы назвал это слово неуважением лично), внося изменения, x86-это худшее, так как у них есть AT&T по умолчанию, но также поддерживает intel с помощью (некоторых, возможно, всех) своих инструментов (другие языки). Ассемблеры долгое время, например, использовали точку с запятой ‘;’ для обозначения конца строки и всего, что после нее, является комментарием, ибо ARM, безусловно, binutils считает, что новая строка, свежая инструкция и использует @ в качестве маркера комментария. Понимая, что именно отдельные люди составляют бэкенды, иногда эти люди сами являются поставщиками чипов, я понимаю, что это не одна организованная группа делает эти вещи, один человек или группа делает начальную работу rest, если они принимают ее, берут рабочий материал и строят на нем.

Как и символ комментария, со временем ассемблеры для разных процессоров использовали похожие или одинаковые директивы, дополнительные маркеры, которые не являются машинным кодом, но, например, ORG или .ORG указывают адрес. Поскольку вам иногда нужно иметь физический адрес, где живет машинный код, чтобы кодировать инструкцию, пользователь должен каким-то образом указать этот адрес, и в тот день, когда вы писали одну программу asm, возможно, в одном файле или в одном файле с includes, и выход ассемблера был полным двоичным кодом, а не неполным объектом, вам нужен был этот адрес. Вот почему вы не видите ORG операторов в GNU assembler (gas), gnu assembler создает объекты, оставляя конкретные инструкции адреса неполными. как из-за необходимости в адресе, так и из-за необходимости связываться для разрешения неизвестных меток. Компоновщик частично является ассемблером, поскольку он выполняет заключительные шаги кодирования этих оставшихся инструкций, он не делает этого, беря исходный код assembly language ascii, а использует данные в формате объектного файла.

x86-это абсолютно последний язык assembly, который я бы рекомендовал вам выучить. Это скорее интересный урок истории. процессоры так сильно эволюционировали и менялись на каждом шагу, становясь микрокодированными очень рано (большинство процессоров не являются микрокодированными, x86 из-за своего уродливого assembly/машинного языка почти требовал от него конкуренции).

Наличие x86 не является хорошей причиной для изучения x86. Вы хотите изучить набор инструкций, где у вас есть инструменты, которые могут заглянуть в процессор. Конечно, с отладчиком вы можете сделать один шаг, но наличие симулятора, которым вы можете манипулировать, чтобы выводить что угодно, смотреть что угодно любым способом, или даже лучше логического симулятора, где вы можете видеть все сразу, сделает опыт изучения языка assembly гораздо менее болезненным. Меньше боли означает, что вы должны больше наслаждаться ею и придерживаться ее, а не сдаваться. Хотя базовые навыки программирования необходимы, как и для любого языка, assembly позволяет вам быстро и легко попасть в беду. Кроме того, вы не хотите, чтобы ваш компьютер разбился или что-то в этом роде. (здесь снова, если вы доберетесь туда, где вам нужно сделать системные вызовы из asm, используйте что-то вроде pcemu, dosbox, позже virtualbox, vmware, qemu для запуска виртуальной машины, которая при сбое причиняет вам меньше боли.

Слово АССЕМБЛЕР — Что такое АССЕМБЛЕР?

Слово состоит из 9 букв: первая а, вторая с, третья с, четвёртая е, пятая м, шестая б, седьмая л, восьмая е, последняя р,

Слово ассемблер английскими буквами(транслитом) — assembler

Значения слова ассемблер. Что такое ассемблер?

Ассемблер

Ассе́мблер (от англ. assembler — сборщик) — компьютерная программа, компилятор исходного текста программы, написанной на языке ассемблера, в программу на машинном языке.

ru.wikipedia.org

Ассемблер ― язык программирования низкого уровня. Язык получил свое название от слова assembler — сборщик. Возник еще в 50-е гг. как символический аналог машинного языка. Команды Ассемблера один в один соответствуют командам процессора и фактически…

Энциклопедический фонд России

Ассемблер — транслятор с языка ассемблера в машинные команды. англ.Assemble — собирать

glossary.ru

ЯЗЫК АССЕМБЛЕР

ЯЗЫК АССЕМБЛЕР, КОМПЬЮТЕРНЫЙ ЯЗЫК для написания КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ в такой форме, которую компьютер может воспринимать непосредственно. Такие языки называются языками низкого уровня. Каждая команда, которую должен выполнять компьютер…

Научно-технический энциклопедический словарь

Язык ассемблера

Язык ассе́мблера (англ. assembly language) — машинно-ориентированный язык низкого уровня с командами, обычно соответствующими командам машины, который может обеспечить дополнительные возможности вроде макрокоманд…

ru.wikipedia.org

ЯЗЫК АССЕМБЛЕРА — (assembly language) Разновидность языка низкого уровня (low-level language), используемая в компьютерном программировании. Каждая команда состоит из короткой записи («напоминателя»)…

Словарь бизнес терминов. — 2001

Язык ассемблера — согласно ГОСТ 19781-90 — язык программирования; символьная форма машинного языка с рядом возможностей, характерных для языка высокого уровня.

Словарь финансовых терминов

Пакетный Ассемблер/Дизассемблер

Пакетный Ассемблер/Дизассемблер (сокращённо ПАД или англ. PAD) представляет собой устройство связи, которое обеспечивает множественную оконечную связь с сетями X.25 (сети с коммутацией пакетов) или с узлом этой сети.

ru.wikipedia.org

Макрос в языке ассемблера

Макрос — символьное имя, заменяющее несколько команд языка ассемблера. Макросы могут включать в себя инструкции, данные, метки (в том числе и локальные), директивы (в том числе условные) ассемблера, содержать вызов других макросов…

ru.wikipedia.org

Русский язык

Кросс-ассе́мблер, -а.

Орфографический словарь. — 2004

---

1. ассамский
2. ассектатор
3. ассемблерный
4. ассемблер
5. ассенизатор
6. ассенизационный
7. ассенизация

Что такое ассемблер?

В разд. 3.1 были сформулированы отличия между различными типами транслирующих программ и в общих чертах описан ассемблер. В этом разделе рассматриваются более точные определения языков ассемблеров и ассемблеров.

Часто говорят, что программирование является искусством, а не наукой. Можно поспорить с таким, утверждением, но необходимо признать, что по крайней мере во второй его части есть доля истины. В программировании нет основных аксиом, как в геометрии, алгебре или механике, терминология часто двухмыслена, и иногда отсутствуют четкие определения.

Пример нечетко определенных терминов — языки ассемблеров, и ассемблеры. Возможно, лучше всего определить ассемблер как систему, помогающую программисту в подготовке программ на уровне машинного кода. В гл. 4 показано, насколько обременительно для программиста выписывание двоичных представлений последовательных команд, однако повторяющаяся часть этого процесса хорошо поддается автоматизации. С другой стороны, ясно, что такой способ кодирования предоставляет наибольшую гибкость и дает опытному программисту возможность оптимально использовать все аппаратные ресурсы машины.

Ассемблер облегчает программистам использование двоичных кодов команд и адресов; он допускает мнемонические команды и символические адреса. Так утомительные распределение памяти и размещение регистров, так и перекрестные связи между различными частями программы организуются ассемблером. Если программа представляет собой комбинацию нескольких подпрограмм, ассемблер генерирует информацию; необходимую для того, чтобы связать вместе эти программные сегменты.

В то же время программирование на языке ассемблера, дает  ту же самую гибкость, которая может быть достигнута при непосредственном выписывании машинных команд.

Если не касаться макрокоманд (см. разд. 5.5), то ассемблер может рассматриваться как транслирующая .программа, в которой устанавливается взаимно однозначное соответствие между каждой строкой исходной программы и командой машины. Что же касается псевдоопераций, то они могут быть обсуждены отдельно, так как их можно рассматривать в качестве инструкций ассемблеру, которым необходимо следовать во время трансляции, а не во время выполнения программы. Однако, даже если исключить псевдооперации, это широко принятое определение языков ассемблеров не точно, так как возможность использования макрокоманд является существенной частью современных ассемблеров. Следовательно, лучше принять более общее определение, состоящее в том, что языки ассемблеров являются машинно-ориентированными языками в отличие от проблемно-ориентированных языков высокого уровня. Они отражают структуру машин, для которых они разработаны, а не задачи, которые могут быть решены с их помощью. Они предоставляют программисту прямой доступ к регистрам, признакам, вырабатываемым операциями, индексированию и т. д., такой же, какой он имеет на уровне машинных кодов, но в более понятной символической форме. Ассемблер представляет собой транслирующую программу, преобразующую программы, написанные на языке ассемблера, в машинный код.

В последующих разделах настоящей главы будут рассмотрены основные свойства языков ассемблеров, а также организация и функционирование ассемблеров и макроассемблеров.

Организация сборщиков

Организация сборщиков

Организация сборщиков

При разработке программного обеспечения необходимо выполнить два важных шага: разделение программное обеспечение на более мелкие, более управляемые компоненты и определение того, как компоненты будут общаться. Для обоих этих шагов дизайнер должен сохранить основные виды функциональность программного обеспечения в виду.

На этой веб-странице мы сначала рассмотрим простой ассемблер — один без осложнения, возникающие из-за расширения псевдоинструкции, которая не решать проблемы, возникающие, когда программа собирается из нескольких файлы языка ассемблера.Это дает начало конструкции, типичной для ранних сборщиков. Он особенно хорошо подходил для машин с ограниченной памятью.

Позже мы рассмотрим, как нужно переработать ассемблер, чтобы он работал с более сложными требованиями. Полученная организация ближе к той, которая необходима для более общих приложения для языкового перевода, такие как компиляторы и веб-браузеры.

Обязанности

У простого ассемблера четыре основных обязанности.

• Сгенерировать машинный код
• Предоставьте информацию об ошибке для программиста на языке ассемблера
• Предоставьте информацию о машинном коде для программиста на ассемблере
• Назначьте память для инструкций и данных

Сгенерировать машинный код

Это основная цель ассемблера.Ассемблер обычно генерирует файловую копию данных и машины инструкции, которые позже будут загружены в компьютер в процессе подготовки для выполнения. Копия файла также должна содержать начальный адрес — адрес первая инструкция, которую нужно выполнить.

Предоставить информацию об ошибке

Программирование на ассемблере сложно. Программисты на ассемблере делают ошибки. Некоторые из этих ошибок могут быть обнаружены ассемблером.Простота программирования на ассемблере во многом зависит от о качестве сообщений об ошибках ассемблера.

Предоставить информацию о машинном коде

Ассемблер не может отловить все ошибки программиста. Некоторые могут быть обнаружены только путем выполнения собранной программы. Однако тогда ассемблер может предоставить информацию о машинном коде. это помогает программисту отлаживать ошибки времени выполнения. Для решения сложных проблем отладки программисту может потребоваться знать, что код был сгенерирован и где данные и инструкции находятся в объем памяти.

Назначить память

Ранние ассемблеры заставляли программистов назначать адреса памяти для всех data и отслеживать адреса, назначенные для инструкций. Современный ассемблер позволяет программистам использовать символы (обычно оператор метки) для представления адресов для данных или целей перехода или перехода. Это значительно упрощает жизнь программиста. Однако для генерации машинного кода требуются адреса. Таким образом, ассемблер должен взять на себя ответственность за присвоение адресов. программировать символы.Эти назначения необходимо запомнить для использования, когда символы появляются в операнды инструкции.

Ассемблер Дизайн

Большая часть разбивки ассемблера на компоненты вызвана тремя основные соображения.

• необходимость многократного прохождения кода
• необходимость в отдельном компоненте для работы с персонажем низкого уровня обработка
• необходимость сохранения информации, обнаруженной на ранних этапах код для использования в последующих проходах

Сборочные проходы

Самая простая организация для сборщика — это двухпроходная организация.Необходимость в этой организации возникает из рассмотрения функции ассемблера и природа кода на ассемблере.

• ассемблер генерирует вывод машинного кода
• ассемблер назначает адреса памяти программным меткам
• Структуры управления на языке ассемблера не могут быть написаны без вперед Рекомендации. Прямая ссылка возникает, когда использование метки в операнд появляется в коде раньше, чем его определение.

Адрес памяти для метки не может быть назначен до ее определения. был прочитан, но генерация кода для переходов и переходов требует зная адрес цели перехода или перехода. Таким образом, ассемблер выполняет два прохода через ввод. Во время первого прохода ассемблер назначает адреса памяти для этикетки. Машинный код генерируется во время второго прохода.

Работа с персонажами

Вход в ассемблер состоит из потока символов, которые представлять информацию о сборке несколькими способами: целыми числами, действительными числа, метки, символы и строки в кавычках, имена регистров и различные виды пунктуации.Если обработка символов смешана с алгоритмами построения символа таблицы или алгоритмы генерации кода, в результате получается сложный беспорядок это бросило бы вызов даже лучшим программистам. Проблема в том, что эта организация (или дезорганизация) вынуждает программисты, чтобы иметь дело с двумя различными видами абстракции одновременно. Результат — сложная разработка алгоритма, большое количество ошибок, и трудности в отладке. Эти проблемы усугубляются, если сборщик требует технического обслуживания в позднее время.

Хороший общий принцип проектирования — возложить ответственность за различные виды абстракций для разных компонентов программы. Этот принцип имеет решающее значение для больших проектов, но является хорошей практикой для меньшие конструкции также. Разделение ответственности за разные виды абстракций на разные компоненты позволяют программистам сосредоточить свое внимание на одном аспект проблемы за раз.

Для ассемблера подразумевается, что должен быть компонент посвящен обработке текста на уровне символов.Этот компонент называется лексическим анализатором или сканером.

Сохраненная информация

Ассемблеру необходимо сохранять информацию, сгенерированную на ранних этапах, т.е. необходимо в более поздних проходах. Как и в случае с более сложными языковыми переводчиками, сохраненная информация метки (символы), которые появляются в исходном коде. Информация для ассемблера проста — только адреса, поэтому простой таблицы хватает. Компонент называется таблицей символов .

Компоненты ассемблера

Таким образом, ассемблер состоит из четырех основных компонентов: сканера, символа. table, компонент прохода 1 и компонент прохода 2. Они координируются пятым компонентом, основной программой.

Лексический анализ: сканер

Основное назначение компонента сканера — обработка символов в единицы более высокого уровня, которые более значимы для прохода 1 и прохода 2 составные части.Эти единицы называются токенами . Процесс формирования этих групп называется лексическим анализом . Потребность в сканере возникает в большинстве программ, работающих со сложными Вход.

Таблица символов

Ассемблеру необходимо выделить память для своих инструкций и явно заявленные данные. Программа на языке ассемблера содержит определения меток, которые отмечают места в памяти.Этикетки можно использовать в любом месте программы для обозначения отмеченных локации.

Таблица символов — это простая структура таблицы, записи которой содержат адреса памяти, обозначенные программными метками. Когда ассемблер определяет адрес метки, он добавляет запись в таблицу sysmbol. Когда он сталкивается с использованием метки, он может найти адрес в таблица символов.

Заполнение таблицы символов: пройти 1

Во время прохода 1 считывается вход и назначаются адреса памяти. программные этикетки.Память выделяется последовательно, так что компонент прохода 1 может использовать счетчик местоположения. Для каждого оператора ввода этот счетчик увеличивается на размер выделенная память. Всякий раз, когда встречается метка, она записывается в таблицу символов. Назначенный адрес — это значение счетчика местоположения в начало выступления.

Большинству ассемблеров требуется некоторая обработка директив ассемблера, чтобы определить размер задействованных данных.Современные процессоры RISC имеют фиксированную длину команд, поэтому машина инструкции требуют очень небольшой обработки во время прохода 1.

Некоторые ассемблеры хранят данные и инструкции в отдельных областях памяти. Если это сделано, то используются два отдельных счетчика местоположения, один для данные и один для инструкций.

Таблица символов может рассматриваться как подкомпонент компонента прохода 1. Этот выбор практически не влияет на сложность кодирования, но отдельно скомпилированный подкомпонент действительно облегчает отдельное тестирование.

Выходной сигнал: прошел 2

Основное усилие на втором этапе — это перевод инструкций в машину. код. Если ассемблер смешивает данные и инструкции в одной и той же области память, то перевод данных должен выполняться на этапе 2. Для ассемблеров, использующих отдельные области памяти для данных и инструкции, перевод данных можно перенести на этап 1. Это несколько выгодно, так как приводит к лучшему балансу сложность двух компонентов прохода.

Большинство отчетов об ошибках, генерируемых ассемблером, генерируются во время пройти 2. Эти отчеты могут чередоваться с выводом листинга ассемблера, чтобы программист на ассемблере может легко связать отчет об ошибке с кодом, который его вызвал.

Во время выполнения прохода 2 машинный код сохраняется в массиве байтов (два массивы, если данные и инструкции хранятся отдельно). Если ошибок нет, то в конце прохода 2 записывается массив (ы) в файл в двоичной форме.Он также может отображаться в шестнадцатеричной форме как список для Программист на языке ассемблера.

Для больших наборов инструкций полезен дизайн, управляемый таблицами. В этом подходе инструкции классифицируются в соответствии с их операндами. типы. Эта информация о классификации, наряду с другой информацией о кодировании, является хранится в таблице. Компонент прохода 2 использует информацию в таблице для определения вид информации, которая требуется от сканера, и порядок ее Информация.

Дизайн, управляемый таблицами, также может использоваться для обработки директив. Это может быть использовано на проходе 1, а также на проходе 2. Однако, если количество директив ассемблера невелико, то это не так. так же важно, как и для обработки машинных инструкций.

Координация основных компонентов: основная программа

Основная программа на ассемблере не сложна. Основная работа заключается в предоставлении параметров файла для вызовов функций в другие компоненты и устранение ошибок.Обычно передача 1 возвращает логическое значение ошибки, которое может быть перенаправлено для передачи. 2, чтобы исполняемый вывод не генерировался при возникновении ошибки в исходном тексте на ассемблере.

Обмен данными между компонентами

Связь между основной программой и двумя проходными компонентами довольно просто — основная программа просто вызывает проход 1 или 2 функции указание им выполнять свою работу в надлежащем порядке.Функции не возвращают никаких данных, кроме индикации ошибки.

Связь между основной программой и сканером также просто. Имя собираемого файла известно непосредственно в главном программа. Основная программа либо передает имя сканеру, либо открывает файл и передает его на сканер. Это можно сделать косвенно через компоненты прохода 1 и прохода 2.

Связь между проходом 1 и проходом 2 осуществляется косвенно через таблица символов.На этапе 2 необходимо получить адреса для меток и значений определенных констант. из таблицы символов. Хотя связи довольно много, интерфейс просто. Это стандартный интерфейс таблицы.

Сложности

Описанный выше дизайн подходит для простого ассемблера. Его преимущество заключается в том, что единственной сохраненной информацией является символ Таблица. Это снижает объем используемой памяти, что было критически важно на ранних этапах разработки. процессоры.

Сегодня уменьшение объема памяти не так важно. Использование большего объема памяти для сохранения результатов предыдущей обработки может упростить дизайн. Это особенно важно, когда программное обеспечение развивается, чтобы поддерживать больше сложный функционал. Мы рассмотрим один вид изменений, который является общим для многих видов приложение, которое занимается языковым переводом: сохранение внутреннего представление структур, представленных языком.Необходимость в этом иллюстрируется необходимостью псевдоинструкции. расширение на большинстве современных языков ассемблера. Расширение псевдоинструкций приводит к необходимости дополнительных проходов через код языка ассемблера. Стратегия обработки этих дополнительных проходов приводит к дизайну, который может быть адаптирован для более сложных приложений языкового перевода.

Псевдоинструкции

Современные процессоры RISC имеют ограниченный набор команд.Ассемблеры дополняют набор команд псевдоинструкциями. Эти псевдоинструкции могут отличаться от машинных инструкций в как минимум тремя способами:

• новые инструкции

  Например, все ассемблеры добавляют инструкцию адреса загрузки, которая переводится в команду немедленной загрузки с немедленным операнд определяется поиском в таблице символов.

• новый синтаксис операнда

  Большинство арифметических инструкций на процессорах RISC имеют три регистра операнды.Большинство ассемблеров поддерживают использование буквальной константы в качестве одной из исходные операнды. Это требует перевода инструкции исходного кода на два инструкции:

  • инструкция немедленной загрузки, чтобы поместить буквальную константу в временный реестр и
  • арифметическая инструкция с тремя регистровыми операндами
• ослабленные ограничения на буквальные константы

  Инструкции процессора RISC имеют ограниченный размер для немедленного выполнения. операнды, обычно 16 бит.Чтобы иметь дело с 32-битной литеральной константой, ассемблер должен загрузить константу в регистр в два этапа, один для нижней половины и один для верхней половины.

Стратегия

Общая стратегия решения сложных задач — добавить структуру для представления частично обработанного исходного кода. Каждый проход ассемблера предназначен для изменения этого представления в различных способы:

• Пропуск сканера токенизирует исходный код и строит начальный представление.
• Проход раскрытия псевдоинструкций расширяет инструкции исходного кода в машинные инструкции.
• Проход выделения памяти назначает адреса для статических данных и инструкции, записывающие адреса в таблицу символов.
• Этап генерации кода генерирует исполняемый выходной файл, заменяя символы с адресами из таблицы символов.

Адаптация

Многопроходная организация используется большинством современных компиляторов.Большинство компиляторов языков высокого уровня используют дерево синтаксического анализа в качестве структуры для представляющий частично обработанный код.

Дерево синтаксического анализа полезно не только в компиляторах. Современные интегрированные среды разработки (IDE) также создают синтаксический анализ дерево для представления исходного кода. Дерево синтаксического анализа можно использовать не только для генерации кода. Современные IDE также могут использовать дерево синтаксического анализа для автоматического форматирования исходного кода. код.

Деревья синтаксического анализа обычно разрабатываются для поддержки шаблона проектирования посетителя.Это позволяет дизайнерам добавлять новые виды функциональности без необходимости изменить код дерева синтаксического анализа.

Процесс сборки

Процесс сборки

Ассемблер — это переводчик, который переводит программу на ассемблере в обычную машину. языковая программа. По сути, ассемблер просматривает программу по одной строке за раз, и генерирует машинный код для этой инструкции. Затем ассемблер переходит к следующей инструкции. Таким образом создается вся программа машинного кода.Для большинства инструкций этот процесс работает хорошо, например, для инструкций, которые ссылаются только на регистры, ассемблер может вычислить машинный код легко, поскольку ассемблер знает, где находятся регистры.

Рассмотрим инструкцию ассемблера, подобную следующей

          JMP ПОЗЖЕ
          ...
          ...
ПОЗЖЕ:
 

Это называется прямой ссылкой. Если ассемблер обрабатывает файл по одной строке за раз, тогда он не знает, где находится ПОЗЖЕ, когда впервые встречает инструкцию перехода.Итак, это не так знать, является ли прыжок коротким, ближним или дальним. Есть большая разница между эти инструкции. Они имеют длину 2, 3 и 5 байтов соответственно. Ассемблеру придется угадайте, как далеко находится инструкция, чтобы сгенерировать правильную инструкцию. Если ассемблер предположения ошибочны, тогда адреса всех остальных этикеток в программе будут неправильными, и код необходимо будет регенерировать. Или ассемблер всегда мог выбрать худший вариант. Но это будет означать неэффективность программы, так как все прыжки будут считаться далеко jumps и будет иметь длину 5 байтов, тогда как на самом деле большинство переходов являются короткими, а их длина составляет всего 2 длина в байтах.

Soooooooo, что нужно сделать, чтобы ассемблер сгенерировал правильную инструкцию? Ответ: просканируйте код дважды. В первый раз просто посчитайте, как долго инструкции машинного кода будет, просто узнать адреса всех ярлыков. Кроме того, создайте таблицу со списком всех адреса и где они будут в программе. Эта таблица называется таблицей символов. На второе сканирование, сгенерируйте машинный код и используйте таблицу символов, чтобы определить, как далеко метки перехода, и для генерации наиболее эффективной инструкции.

Это известно как двухпроходный ассемблер. Каждый проход сканирует программу, первый проход генерирует таблица символов и второй проход генерирует машинный код. Я создал список программы на ассемблере, в которой указан машинный код и указана таблица символов.

Компиляторы и ассемблеры

Компиляторы и ассемблеры

Компиляторы и ассемблеры

Исходный код или машинный код?

Фактическая программа, выполняемая в ЦП, состоит из инструкций. в машинный код ; шаблоны нулей и единиц хранятся в словах памяти.В конце концов, какие бы средства не использовались для этого, машинный код должен быть помещен в правильные адреса, чтобы модуль диспетчеризации ЦП выполнял инструкции.

Программистам трудно писать программы в машинном коде; трудно понять, трудно прочитать, трудно запомнить. Вместо этого они могут писать на ассемблере ; это будет представлено в виде списка символов ASCII, образующих буквы слов, которые легче понять, легче читать и легче запоминать; но они точно соответствуют инструкциям, которые выполняет ЦП, и могут быть преобразованы в такие инструкции.

Так, например, INC COUNTER (что означает увеличение значения числа, хранящегося в регистре, которому присвоено ярлык СЧЕТЧИК «легче понять и запомнить, чем 00101010001100; даже если это написано в шестнадцатеричном формате (0A8C), это может быть легче писать, но не легче понять. (Такой язык, как C немного отличается; он также представлен строкой Символы ASCII; но каждое слово или строка обычно не соответствует к одной инструкции, но к целому ряду таких инструкций).

Чтобы быть полезным, ассемблер должен быть точным ; не должно быть никаких сомнений в том, как перевести слова в инструкции; для этого важно соблюдать ряд правил именно для конкретного языка.

Программирование на C или Ассемблере

C — это язык высокого уровня, который компилируется, а не ассемблируется. Процесс компиляции очень сложен, но основная операция напоминает сборку, за одним исключением — каждая строка программы может производить одну или несколько инстркций машинного кода (по сравнению с обычным взаимно однозначным соответствием между ассемблером и машинным кодом. ).

Большинство программ написано на «языке высокого уровня» например C, а не ассемблер. Однако для некоторых конкретных задач ассемблер мне будет более подходящим языком.

Преимущества C

• Программы могут быть более понятными, лучше структурированными.
• Предварительно написанные функции легко использовать, что может быть довольно сложный.
• Компилятор C, если он написан аккуратно, может автоматически принимать забота о некоторых проблемах, таких как выделение адресов памяти.

Эту же программу можно перенести на другой процессор. легче.

Недостатки C

• Исполняемый код может быть длиннее (так как он не всегда оптимизирован). для оборудования, на котором он выполняется) и менее эффективен.
• Некоторые «ошибки» труднее найти, потому что вы их не знаю точно, как работает компилятор.
• Работа с некоторыми деталями оборудования, такими как прерывания, может быть сложно в C
• В некоторых случаях, например, для необычных конструкций ЦП, есть может быть недоступен компилятор C.Практически во всех случаях ассемблер будет поставляться производителем процессора.

На практике можно получить многие преимущества обоих миров используя C для большей части программы и вставляя разделы ассемблер (как внешние процедуры) для ключевых функций. Большинство компиляторов C разрешить это, и компоновщик отвечает за соединение различных фрагменты объектного кода для формирования единого исполняемого фрагмента amchine код.

В чем разница между компилятором и ассемблером?

Компилятор принимает в качестве исходного кода программу на языке C; это файл символов ASCII.Он производит либо язык сборки программа в качестве промежуточного шага или непосредственно машинный код. В любом случае конечный результат — машинный код.

Ассемблер берет в качестве исходного кода язык ассемблера. программа; это также файл символов ASCII; он использовал это для создания машинного кода.

Примеры программирования на ассемблере представлены на отдельная страница.

Библиотеки

Иногда программисты позволяют другим использовать процедуры которые они написали, но не хотят разглашать источник код для своих программ.Один из распространенных способов сделать это — использовать библиотека». Библиотеки также полезны при управлении большие проекты, в которых есть много процедур, некоторые из которых используются более чем одной программой.

Библиотека собирает вместе фрагменты объектного кода для указанного набор процедур в один файл и создает индексный листинг процедуры и положение каждой из соответствующих частей объектного кода. Библиотеки обычно создаются менеджером библиотеки. который принимает объектный код, сгенерированный ассемблером компилятора (действует вместо компоновщика).

Когда программист хочет использовать библиотеку, он сообщает компилятору / ассемблеру давая имя процедуры (обычно используя «extern» директива, указывающая, что это вызов внешней процедуры) и некоторые имя файла библиотеки. Когда ассемблер / компилятор находит вызов требуемой процедуры не является частью текущего программа. Тогда компилятор / ассемблер не пытается найти адрес процедуры, но вместо этого оставляет это компоновщику. Это обеспечивает имя соответствующего файла библиотеки для компоновщика (или компоновщик просматривает ранее настроенный список библиотек).

Компоновщик затем обрабатывает сгенерированный объектный код. Он ищет известные наборы файлов библиотеки. Каждый раз, когда он находит процедура, которая соответствует одной из нерешенных процедур в объектный код «связывает» копию объектного кода в исполняемый файл, который он генерирует (т.е. копирует соответствующий объектный код побайтно из библиотеки). Это называется « статический ссылка «. Он исправляет исполняемый код, так что он всегда выполняются одинаково (даже если файлы библиотеки больше не присутствует на компьютере).

В некоторых случаях программисту не нужен исполняемый код. содержит копию библиотечной процедуры. Это называется « динамическое связывание ». Он / она может пожелать использовать самая последняя версия процедуры, которая доступна, когда программа запускается (что может быть через много времени после ее компиляции). Эта функция позволяет программистам скомпилировать один раз, но при этом пользоваться преимуществами из новых функций, представленных в новых версиях библиотек. Например, следует ли разработать новую графическую библиотеку, которая обеспечивает улучшенные цвета на экране, динамически связанный Программа сразу же воспользуется преимуществами новой библиотеки.

Когда компоновщик выполняет динамическую ссылку, ему требуется библиотека присутствовать на компьютере при каждом запуске программы. Вместо копирования кода побайтно при линковке, компоновщик вставляет небольшой фрагмент кода-заглушки, который вызывает выполнение программа, чтобы найти библиотеку и скопировать соответствующие байты в память при необходимости. Динамическое связывание обычно приводит к уменьшению исполняемые программы. Иногда программисты предпочитают делиться тем же набор библиотек между множеством одновременно загружаемых программ — это может сэкономить значительное количество памяти и обычно подход используют части операционной системы.

---

Директивы

Ассемблеры и компиляторы

позволяют исходному коду содержать инструкции компилятору / ассемблеру, чтобы управлять тем, как он работает или попросить его выполнить определенные задачи. Это так называемые «директивы». и поэтому необязательно создавать объектный код, как обычные строки программа делаю.

Директива #define

Директива #define позволяет сообщить компилятор / ассемблер, чтобы заменить слово другим словом. Источник файл ищется на предмет всех вхождений первого слова и каждого при нахождении совпадения оно заменяется вторым словом.Этот обеспечивает удобный способ ввода часто используемых этикеток или процедуры имена. Это также позволяет изменять имена позже, если это быть обязательным.

Например,
#define z_bit status, 2
может определять нулевой бит в регистре состояния.

Везде, где вы кодируете ‘z_bit’ в своей программе, ассемблер будет интерпретируйте это как ссылку на бит 2 регистра состояния.

Директива #include

Директива include просто копирует файл, содержащий исходный код. код из вашего текущего рабочего каталога; так что вы можете положить, для Например, все #defines и т. д. в файл с именем defs.час» и, используя директиву

#include «defs.h»

, вам больше не нужно беспокоиться о том, чтобы писать эти вещи снова! #включать директивы также могут использоваться для включения ранее написанных подпрограмм в рамках новой программы. Эффективная директива #include копирует содержимое указанного файла в копию источника файл, непосредственно перед компиляцией.

---

См. Также:

EG2069 Домашняя страница

Язык ассемблера

---

Автор: Горри Фэрхерст (электронная почта: Г[email protected])

Сборка

— Зачем нам вообще нужен ассемблер, когда у нас есть компилятор?

Связано: всегда ли компилятор выдает ассемблерный код? — подробнее о том, почему некоторые компиляторы компилируют только в asm, а не прямо в машинный код в каком-то формате объектного файла. Есть несколько причин, по которым компиляция в asm вместо машинного кода упрощает работу компилятора и упрощает перенос компилятора. Но компиляторы — не единственная причина существования asm.

зачем вообще нужен ассемблер?

Многим людям не нужно знать ассемблер.

Он существует для того, чтобы мы могли говорить / анализировать машинный код и легче писать / отлаживать компиляторы.

Компиляторы должны быть написаны людьми . Как указывает @old_timer, при разработке новой архитектуры ЦП вы всегда даете имена кодам операций и регистрам, чтобы вы могли обсуждать дизайн с другими людьми и публиковать удобочитаемые руководства.

Или для разработки ОС, некоторые специальные привилегированные инструкции не могут быть сгенерированы компиляторами ¹ .И вы не можете написать функцию переключения контекста, которая сохраняет регистры на чистом C.

Процессоры

запускают машинный код, а не языки высокого уровня напрямую, поэтому компьютерная безопасность / эксплойты и любой серьезный низкоуровневый анализ производительности / настройка одиночных циклов требуют просмотра инструкций, выполняемых процессором . Мнемонические имена для кодов операций очень помогают думать и писать о них. mov r32, imm32 намного легче запомнить и выразительнее, чем B8 + rd imm32 (диапазон кодов операций для этой мнемоники).

Footnote 1: За исключением случаев, когда в MSVC вы создаете встроенные функции для всех специальных инструкций, таких как __invlpg () , которые должны использоваться операционными системами, так что вы, , можете написать операционную систему без встроенного asm . (Им по-прежнему нужен автономный asm для таких вещей, как точки входа и, вероятно, для функции переключения контекста.) Но тогда этим встроенным функциям по-прежнему нужны имена на C, поэтому вы можете также назвать их в asm.

---

Я регулярно использую asm для простого создания машинного кода, который хочу протестировать на микробенчмарках .Компилятор должен создать эффективный машинный код , а не просто правильный машинный код, поэтому люди часто играют с asm, чтобы точно увидеть, что быстро, а что нет на различных процессорах.

См. Http://agner.org/optimize/ и другие ссылки на производительность в вики-странице тегов x86.

например см. Может ли MOV x86 действительно быть «бесплатным»? Почему я вообще не могу это воспроизвести? и режимы Micro Fusion и адресации для примеров микротестирования, чтобы узнать что-то о том, что быстро.

См. Код C ++ для проверки гипотезы Коллатца быстрее, чем рукописная сборка — почему? Чтобы узнать больше о написании asm вручную, это быстрее, чем то, что я мог бы держать в руке gcc или clang для испускания, даже путем настройки источника C, чтобы он больше походил на asm, который я придумал.

(И, очевидно, мне нужно было знать asm, чтобы иметь возможность посмотреть на вывод asm компилятора и увидеть, как сделать лучше. Компиляторы далеки от . Иногда очень далеки. Ошибки пропущенной оптимизации являются обычным явлением. Думать о новых оптимизациях и предлагаю компиляторам искать их, гораздо проще думать в терминах asm-инструкций, чем машинного кода.)

Ошибки компилятора с неправильным кодом также иногда возникают, и для их проверки в основном требуется просмотр выходных данных компилятора.

У

---

Stack Overflow есть несколько вопросов, например «что быстрее: a ++ или ++ a ?», И ответ полностью зависит от того, как именно он компилируется в asm, а не от различий в синтаксисе на уровне исходного кода. Чтобы понять , почему некоторые различия в исходном коде влияют на производительность, вы должны понять, как код компилируется в asm.

например Добавление избыточного назначения ускоряет код при компиляции без оптимизации. (Люди часто не понимают, что компиляция с оптимизацией / без оптимизации — это не просто линейное ускорение, и что в основном бессмысленно тестировать неоптимизированный код.Неоптимизированный код имеет различных узких места … Это очевидно, если вы посмотрите на asm.)

Определение языка ассемблера

Что такое язык ассемблера?

Ассемблер — это тип низкоуровневого языка программирования, который предназначен для непосредственного взаимодействия с аппаратным обеспечением компьютера. В отличие от машинного языка, который состоит из двоичных и шестнадцатеричных символов, языки ассемблера предназначены для чтения людьми.

Языки программирования низкого уровня, такие как язык ассемблера, являются необходимым мостом между базовым оборудованием компьютера и языками программирования более высокого уровня, такими как Python или JavaScript, на которых пишутся современные программы.

Ключевые выводы

• Ассемблер — это тип языка программирования, который переводит языки высокого уровня на машинный язык.
• Это необходимый мост между программным обеспечением и лежащими в их основе аппаратными платформами.
• Сегодня языки ассемблера редко пишутся напрямую, хотя они все еще используются в некоторых нишевых приложениях, например, когда требования к производительности особенно высоки.

Как работают языки ассемблера

По сути, самые основные инструкции, выполняемые компьютером, представляют собой двоичные коды, состоящие из единиц и нулей.Эти коды напрямую переводятся в состояния «включено» и «выключено» электричества, проходящего через физические цепи компьютера. По сути, эти простые коды составляют основу «машинного языка», наиболее фундаментальной разновидности языка программирования.

Конечно, ни один человек не сможет создавать современные программы, явно запрограммировав единицы и нули. Вместо этого люди-программисты должны полагаться на различные уровни абстракции, которые могут позволить им формулировать свои команды в формате, более интуитивно понятном для людей.В частности, современные программисты выдают команды на так называемых «языках высокого уровня», которые используют интуитивно понятный синтаксис, такой как целые английские слова и предложения, а также логические операторы, такие как «И», «Или» и «Иначе», которые знакомы для повседневного использования.

Однако в конечном итоге эти высокоуровневые команды необходимо перевести на машинный язык. Вместо того, чтобы делать это вручную, программисты полагаются на языки ассемблера, целью которых является автоматический перевод между этими языками высокого и низкого уровня.Первые языки ассемблера были разработаны в 1940-х годах, и хотя современные программисты тратят очень мало времени на работу с языками ассемблера, они, тем не менее, остаются важными для общего функционирования компьютера.

Пример языка ассемблера из реального мира

Сегодня языки ассемблера остаются предметом изучения студентов, изучающих информатику, чтобы помочь им понять, как современное программное обеспечение соотносится с лежащими в его основе аппаратными платформами. В некоторых случаях программисты должны продолжать писать на языках ассемблера, например, когда требования к производительности особенно высоки или когда рассматриваемое оборудование несовместимо с любыми текущими языками высокого уровня.

Одним из таких примеров, имеющих отношение к финансам, являются платформы высокочастотной торговли (HFT), используемые некоторыми финансовыми фирмами. На этом рынке скорость и точность транзакций имеют первостепенное значение для того, чтобы торговые стратегии HFT оказались прибыльными. Поэтому, чтобы получить преимущество перед своими конкурентами, некоторые HFT-фирмы написали свое торговое программное обеспечение непосредственно на языках ассемблера, тем самым избавив от необходимости ждать, пока команды с языка более высокого уровня будут переведены на машинный язык.

Ассемблеры и язык ассемблера

Стр. 1 из 3

Инструкции, которые распознают большинство компьютеров, слишком просты, чтобы люди могли беспокоиться о них — и поэтому мы изобрели язык ассемблера. Узнайте, как это работает и как с него началось все движение по абстрагированию от аппаратного обеспечения компьютера.

Что знают программисты

Содержание

1. Компьютер — в чем главная идея? *
2. Принцип памяти — компьютерная память и голубятни *
3. Принципы исполнения — ЦП
5. Суть программирования
6. Переменные — объем, срок службы и многое другое *
7. Двоичная арифметика
8. Шестнадцатеричный *
9. Двоичный — отрицательные числа
10. Числа с плавающей запятой
11. Внутри компьютера — адресация
12. Функция Mod
13. Рекурсия
14. Утерянное искусство функции карты памяти *
15. Хеширование — величайшая идея в программировании
16. Расширенное хеширование
17. XOR — Волшебный своп
18. Введение программиста в XML
19. От данных к объектам *
20. Что такое функция первого класса — и почему вам это должно быть небезразлично *
21. Стеки и деревья
22. Стек LIFO — Краткое руководство *
23. Структуры данных — деревья
24. Внутренние случайные числа
25. Метод Монте-Карло
26. Кэш-память и принцип кеширования
27. Сжатие данных The Dictionary Way
28. Сложные даты *
29. Последовательное хранение *
30. Магия слияния *
31. Мощность операторов
32. Сердце компилятора *
33. Основы указателей
34. Функциональное и дисфункциональное программирование *

* Недавно отредактированный

Мы уже рассмотрели, что такое компьютерная программа, но полностью проигнорировали вопрос о том, как вообще создается компьютерная программа.Естественный язык большинства компьютеров — двоичный, потому что это то, на чем основано их оборудование.

Когда вы пишете инструкцию в двоичном формате, это больше, чем просто абстрактная идея о том, что что-то должно быть сделано, и то, как машина таинственным образом «понимает» и выполняет то, что ей говорят. Отдельные биты в инструкции управляют тем, что делает оборудование. Один бит может выбирать конкретный регистр, другой устанавливать добавляемое арифметическое устройство, а третий может очищать бит состояния. Двоичный код инструкции — это набор «рычагов», которые заставляют машину делать то, что вы хотите.

Вы можете запрограммировать компьютер в двоичном формате, если хотите. Однако программирование в двоичном формате — неинтересное и не очень продуктивное занятие. Вы должны помнить, что делает каждый бит и как собрать их вместе, чтобы получить нужные вам инструкции. Ошибка в одном бите, и инструкция означает другое. Чтение двоичного кода также является сложной задачей для обычного человека. Даже в этом случае в первые дни именно так программировали компьютеры — часто с использованием блоков переключателей и ламп на лицевых панелях.

Быстро изобрели лучший способ выражения вещей.

Мнемонические коды

Первым шагом от чистого двоичного или машинного кода было использование символов для инструкций.

Например, в машинном коде x86 инструкция для сохранения восьмибитового значения xxxxxxxx, где x равно 0 или 1, в регистре BL:

10110000xxxxxxxx

Например, если данные 01010101, полная команда будет:

1011000001010101

Это немного легче читать, если он записан в шестнадцатеричном формате как B055, который загружает 55 шестнадцатеричных значений в регистр BL.(Обратите внимание, что буква B в начале инструкции — просто совпадение и не имеет ничего общего с именем регистра BL.)

Hex может быть лучше двоичного, но он все равно не запоминается большинству нормальных людей. Решение — использовать легко запоминающиеся символы или мнемонику.

Например:

MOV BL, 055H

естественно читается как «переместить 55 гекс. В регистр BL». Это представление также скрывает тот факт, что все различные инструкции «перемещения» имеют разные двоичные машинные коды.Например, чтобы переместить 16-битное значение в регистр BX, вы должны использовать:

  10111000  

, за которыми следуют 16 бит, которые вы хотите загрузить, но в качестве мнемоники это будет:

MOV BX, 01234H

, который больше похож на инструкцию первого хода.

Другими словами, использование мнемоники не только упрощает чтение, но и унифицирует структуру машинного кода, группируя все различные инструкции перемещения в виде MOV, за которым следует то, что следует переместить из источника в место назначения, т.е.е.

Пункт назначения MOV, источник

Обратите внимание, что это сложнее, чем вы думаете, поскольку инструкция, которую программист считает одной единственной инструкцией, соответствует очень большому набору инструкций машинного кода, которые зависят от того, что перемещается и куда.

Давайте создадим ассемблер

Сначала эти мнемоники были просто вспомогательными средствами для запоминания.

Программист написал программу, используя мнемонику, а затем вручную перевел программу, используя список кодов, в машинный код.

Но тут какому-то умному программисту пришла в голову идея, сэкономившая много работы. В конце концов, все программисты в основном ленивы, это главная причина того, чтобы быть программистом!

Кто-то подумал,

«что, если я напишу программу для преобразования мнемоники в машинный код».

Совершенно очевидно.

Все, что нужно, — это большая таблица преобразований мнемонического кода в машинный. Результатом этой идеи стал первый «ассемблер» и первый «ассемблер».

Терминология вначале была не совсем стабильной, и вы обнаружите, что некоторые ранние языки ассемблера назывались «автокодированием» и многими другими вещами. Неважно, как вы это называете, идея ассемблера — это просто комбинация использования мнемоники для представления машинных кодов и использования программы для их преобразования в машинный код перед запуском программы.

Это начало процесса разработки, который идет от базового использования мнемоники до сложных языков программирования, которые мы используем сегодня.

ассемблер — Были ли первые ассемблеры написаны машинным кодом?

Нет разницы тогда или сейчас. Вы хотите изобрести новый язык программирования, вы выбираете один из языков, доступных вам сегодня, чтобы сделать первый компилятор. в течение некоторого периода времени, если это является целью проекта, вы создаете компилятор на этом языке, и затем он может самостоятельно размещаться.

Если все, что у вас было, это карандаш, бумага и несколько переключателей или перфокарт в качестве пользовательского интерфейса для первого или следующего нового набора инструкций, вы использовали один или все доступные вам элементы. Вы могли бы написать ассемблер на бумаге, а затем использовать ассемблер, вы, чтобы преобразовать его в машинный код, может быть, в восьмеричном, а затем в какой-то момент, который перешел в интерфейс к машине.

Когда сегодня изобретают совершенно новый набор инструкций, ничем не отличается, в зависимости от компании / отдельных лиц, практики и т. Д.вполне вероятно, что инженер по аппаратному обеспечению, программирующий на Verilog или vhdl, напишет первые несколько тестовых программ вручную в машинном коде (возможно, в шестнадцатеричном или двоичном). в зависимости от прогресса программных команд они могут очень быстро или очень долго не переходить на язык ассемблера, а затем на компилятор.

Первые вычислительные машины не были машинами общего назначения, из которых можно было создавать ассемблеры и компиляторы. Вы запрограммировали их, перемещая несколько проводов между выходом предыдущего alu и входом следующего.В конце концов у вас появился универсальный процессор, позволяющий писать ассемблер на ассемблере, вручную собирать его, вводить как машинный код, затем использовать его для синтаксического анализа ebcdic, ascii и т. Д., А затем самостоятельно размещать его. сохраните двоичный файл на каком-либо носителе, который вы могли бы позже прочитать / загрузить, не переключая переключатели для ручной подачи машинного кода.

Подумайте о перфокартах и ​​бумажной ленте. Вместо того, чтобы щелкать переключателями, вы определенно могли бы создать полностью механическую машину, устройство для экономии труда, которое создало бы носитель, который компьютер будет читать.Вместо того, чтобы вводить биты машинного кода с помощью переключателей, таких как altair, вы могли бы вместо этого подавать бумажную ленту или перфокарты (используя что-то механическое, а не управляемое процессором, которое питало память или процессор, ИЛИ используя небольшой загрузчик с написанным машинным кодом). Это была неплохая идея, потому что вы могли создать что-то, управляемое компьютером, которое также могло бы механически производить бумажные ленты или перфокарты, а затем подавать их обратно. Два источника перфокарт, механическое устройство для экономии труда, не основанное на компьютере. , и машина, управляемая компьютером.оба производят «двоичные файлы» для компьютера.

.