Язык ассемблера уроки программирования: Уроки по Ассемблеру для начинающих

Погружение в ассемблер. Зачем учить ассемблер в 2020 году — «Хакер»

Ты решил осво­ить ассем­блер, но перед этим хочешь понять, что тебе это даст как прог­раммис­ту? Сто­ит ли вхо­дить в мир прог­рамми­рова­ния через ассем­блер, или луч­ше начать с какого‑нибудь язы­ка высоко­го уров­ня? И вооб­ще, нуж­но ли знать ассем­блер, что­бы стать пол­ноцен­ным прог­раммис­том? Давай раз­берем­ся во всем этом по поряд­ку.

Погружение в ассемблер

Это ввод­ная статья цик­ла «Пог­ружение в ассем­блер», которую мы пуб­лику­ем в честь его завер­шения. Ее пол­ный текст дос­тупен без под­писки. Про­читав ее, ты можешь перехо­дить к дру­гим стать­ям это­го кур­са:

Ради чего стоит изучать ассемблер?

Сто­ит осво­ить ассем­блер, если ты хочешь:

• ра­зоб­рать­ся, как работа­ют компь­ютер­ные прог­раммы. Разоб­рать­ся в деталях, на всех уров­нях, вплоть до машин­ного кода;
• раз­рабаты­вать прог­раммы для мик­роско­пичес­ких встра­иваемых сис­тем. Нап­ример, для 4-бит­ных мик­рокон­трол­леров;
• по­нять, что находит­ся под капотом у язы­ков высоко­го уров­ня;
• соз­дать свой собс­твен­ный ком­пилятор, опти­миза­тор, сре­ду исполне­ния JIT, вир­туаль­ную машину или что‑то в этом роде;
• ло­мать, отла­живать или защищать компь­ютер­ные сис­темы на самом низ­ком уров­не. Мно­гие изъ­яны безопас­ности про­явля­ются толь­ко на уров­не машин­ного кода и могут быть устра­нены толь­ко с это­го уров­ня.

Не сто­ит осва­ивать ассем­блер, если ты хочешь уско­рить дру­гие свои прог­раммы. Сов­ремен­ные опти­мизи­рующие ком­пилято­ры справ­ляют­ся с этой задачей очень хорошо. Ты вряд ли смо­жешь обог­нать их.

Кто выдаст лучший ассемблерный код?

По­чему обог­нать ком­пилятор прак­тичес­ки невоз­можно? Смот­ри, для тебя же оче­вид­но, что компь­ютер в шах­маты не обыг­рать, даже если ты игра­ешь луч­ше, чем соз­датель шах­матной прог­раммы? С опти­мизи­рующи­ми ком­пилято­рами та же исто­рия. Толь­ко опти­мизи­рующий ком­пилятор игра­ет не шах­матны­ми фигура­ми, а кон­текс­тны­ми обсто­ятель­ства­ми.

В сов­ремен­ных про­цес­сорах прак­тичес­ки нич­то из того, что вли­яет на про­изво­дитель­ность, нель­зя обсуждать в отры­ве от кон­тек­ста. Одна и та же ком­бинация из десят­ка ассем­блер­ных инс­трук­ций выпол­няет­ся с рез­кими отли­чиями по ско­рос­ти (в тысячи или даже мил­лионы раз), в зависи­мос­ти от целой кучи самых раз­нооб­разных обсто­ятель­ств.

• Те дан­ные, к которым ты сей­час обра­щаешь­ся, заг­ружены в кеш или нет? А сама ком­бинация ассем­блер­ных инс­трук­ций?
• Ес­ли ни дан­ные, ни код не раз­мещены в кеше, то не перетас­кива­ет ли их про­цес­сор туда вти­хомол­ку, пред­полагая, что к ним будут обра­щать­ся в бли­жай­шее вре­мя?
• Ка­кие инс­трук­ции были выпол­нены непос­редс­твен­но перед нашим десят­ком? Они сей­час все еще на кон­вей­ере?
• Мы слу­чаем не дос­тигли кон­ца текущей стра­ницы вир­туаль­ной памяти? А то, не дай бог, доб­рая полови­на нашего десят­ка попадет на новую стра­ницу, которая к тому же сей­час, по закону под­лости, вытес­нена на диск. Но если нам повез­ло и новая стра­ница таки в физичес­кой памяти, можем ли мы доб­рать­ся до нее через TLB-буфер? Или нам при­дет­ся про­дирать­ся к ней через пол­ный адрес, исполь­зуя таб­лицы стра­ниц? И все ли нуж­ные нам таб­лицы стра­ниц заг­ружены в физичес­кую память? Или какие‑то из них вытес­нены на диск?
• Ка­кой имен­но про­цес­сор выпол­няет код? Дешевень­кий i3 или мощ­ный i7? Быва­ет, что у дешевых про­цес­соров тот же набор инс­трук­ций, что и у мощ­ных, но прод­винутые инс­трук­ции выпол­няют­ся в нес­коль­ко шагов, а не за один.

И все это толь­ко вер­хушка айсбер­га, малая часть того, что тебе при­дет­ся учи­тывать и ана­лизи­ровать, ког­да будешь ста­рать­ся пере­играть ком­пилятор.

Есть такой миф, что прог­раммы, написан­ные на ассем­бле­ре, работа­ют в десять раз быс­трее. Этот миф ухо­дит кор­нями в семиде­сятые годы. Ком­пилято­ры в те далекие вре­мена генери­рова­ли код нас­толь­ко без­дарно, что у каж­дого ува­жающе­го себя прог­раммис­та был чер­ный спи­сок зап­рещен­ных язы­ковых конс­трук­ций.

Ког­да наши кол­леги из прош­лого писали прог­раммы, они либо дер­жали в уме этот чер­ный спи­сок и не давали сво­им паль­цам набивать проб­лемные конс­трук­ции, либо нас­тра­ива­ли спе­циаль­ный преп­роцес­сор, который кон­верти­ровал исходник в более низ­коуров­невое бес­проб­лемное пред­став­ление на том же язы­ке. С тех пор минуло 50 лет. Ком­пилято­ры воз­мужали, но миф остался.

Ко­неч­но, даже сегод­ня мож­но изредка встре­тить уни­кума, который пишет более быс­трый код, чем ком­пилятор. Вот толь­ко вре­мени у него на это ухо­дит так мно­го, что ни в какие ворота не лезет. Плюс для опти­миза­ции от тебя тре­бует­ся, что­бы ты назубок знал весь набор инс­трук­ций про­цес­сора.

Вдо­бавок, пос­коль­ку ты шли­фуешь свой код вруч­ную, никакой ком­пилятор не подс­тра­хует тебя, не поможет отло­вить баги, которые ты неиз­бежно пло­дишь, ког­да пишешь прог­рамму.

Кро­ме того, твой ассем­блер­ный код будет непере­носи­мым. То есть, если ты захочешь, что­бы твоя прог­рамма запус­калась на дру­гом типе про­цес­сора, тебе при­дет­ся пол­ностью перепи­сать ее, что­бы соз­дать модифи­кацию, заточен­ную под набор инс­трук­ций это­го дру­гого про­цес­сора. Само собой, тебе эти инс­трук­ции тоже надо знать назубок.

В ито­ге ты пот­ратишь в десят­ки и сот­ни раз боль­ше вре­мени, чем если бы доверил­ся опти­мизи­рующе­му ком­пилято­ру, — но резуль­тат, ско­рее все­го, ока­жет­ся мед­леннее, а не быс­трее.

При этом иног­да опти­мизи­рующий ком­пилятор вып­левыва­ет ассем­блер­ный код, логика которо­го ну сов­сем непонят­на. Одна­ко не спе­ши обви­нять ком­пилятор в глу­пос­ти. Давай раз­берем при­мер.

Ког­да ты пишешь на С что‑то вро­де x = a*2 + b*3, то естес­твен­ным обра­зом ожи­даешь уви­деть в ассем­бле­ре инс­трук­цию, которая умно­жает перемен­ную a на двой­ку. Но ком­пилятор зна­ет, что сло­жение дешев­ле умно­жения. Поэто­му он не умно­жает a на двой­ку, а скла­дыва­ет ее с самой собой.

Боль­ше того, гля­дя на b, ком­пилятор может счесть, что b + b + b пред­почти­тель­нее, чем b*3. Иног­да трой­ное сло­жение быс­трее умно­жения, иног­да нет. А иног­да ком­пилятор при­ходит к выводу, что вмес­то исходно­го выраже­ния быс­трее будет вычис­лить (a + b)*2 + b. Или даже ((a + b)<<1) + b.

А если x исполь­зует­ся лишь однократ­но — при­чем в связ­ке с парой строк пос­леду­юще­го кода, — ком­пилятор может вооб­ще не вычис­лять x, а прос­то вста­вить a*2 + b*3 вмес­то икса. Но даже если x исполь­зует­ся и ком­пилятор видит что‑то вро­де y = x – b*3, он может испра­вить эти рас­четы на y = a + a, удив­ляясь тво­ей рас­точитель­нос­ти. Рас­точитель­нос­ти в пла­не вычис­литель­ной слож­ности.

Раз­мышле­ния подоб­ного рода неиз­бежно заводят тебя в запутан­ный лабиринт аль­тер­натив­ных вари­антов. Все их нуж­но прос­читать, что­бы выб­рать луч­ший. Но даже ког­да ты сде­лаешь это, вари­ант ассем­блер­ного кода, сге­нери­рован­ный ком­пилято­ром, ско­рее все­го, будет работать быс­трее, чем твой.

Кста­ти, если исполь­зуешь GCC или Clang, акти­вируй опции опти­миза­ции для SSE, AVX и все­го осталь­ного, чем богат твой про­цес­сор. Затем откинь­ся на спин­ку крес­ла и уди­вись, ког­да ком­пилятор век­торизу­ет твой сиш­ный код. При­чем сде­лает это так, как тебе и не сни­лось.

Какие программы нельзя написать на ассемблере?

Нет таких. Все, что мож­но сде­лать на компь­юте­ре, мож­но сде­лать в том чис­ле и на ассем­бле­ре. Ассем­блер — это тек­сто­вое пред­став­ление сырого машин­ного кода, в который перево­дят­ся все прог­раммы, запущен­ные на компь­юте­ре.

Ты при желании можешь написать на ассем­бле­ре даже веб‑сайт. В девянос­тые С был впол­не разум­ным выбором для этой цели. Исполь­зуя такую вещь, как CGI BIN, веб‑сер­вер мог вызывать прог­рамму, написан­ную на С. Через stdin сайт получал зап­рос, а через stdout отправ­лял резуль­тат в бра­узер. Ты можешь лег­ко реали­зовать тот же прин­цип на ассем­бле­ре.

Но зачем? Ты дол­жен быть мазохис­том, что­бы про­делы­вать такое. Потому что ког­да ты пишешь на ассем­бле­ре, то стал­кива­ешь­ся вот с такими проб­лемами.

• У тебя более низ­кая про­дук­тивность, чем если бы ты работал на язы­ке высоко­го уров­ня.
• У тво­его кода нет никакой струк­туры, поэто­му дру­гим раз­работ­чикам будет труд­но читать его.
• Те­бе при­дет­ся писать мно­го букв. А там, где боль­ше букв, боль­ше потен­циаль­ных багов.
• С Secure Coding здесь все очень печаль­но. На ассем­бле­ре писать так, что­бы код был безопас­ным, слож­нее все­го. На С в этом пла­не ты чувс­тву­ешь себя куда более ком­фор­тно.

Да, все мож­но написать на ассем­бле­ре. Но сегод­ня это нецеле­сооб­разно. Луч­ше пиши на С. Ско­рее все­го, будет безопас­нее, быс­трее и более лаконич­но.

От редакции

Ав­тор статьи — боль­шой пок­лонник С и нас­тоятель­но рекомен­дует этот язык. Мы не будем лишать его такой воз­можнос­ти. С — отличная шту­ка и помога­ет как осво­ить основные кон­цепции прог­рамми­рова­ния, так и про­чувс­тво­вать прин­ципы работы компь­юте­ра. Одна­ко при выборе язы­ка для изу­чения ты можешь руководс­тво­вать­ся самыми раз­ными сооб­ражени­ями. Нап­ример:

• На­до учить Python или Lua, что­бы момен­таль­но получать резуль­таты. Это мотиви­рует!
• На­до учить Scheme или Haskell из тех же сооб­ражений, что в шко­ле учат алгебру, а не, к при­меру, авто­меха­нику.
• На­до учить Go для того же, для чего C, но в 2020 году.
• На­до учить JavaScript и React.js, что­бы как мож­но быс­трее най­ти работу.
• На­до учить Java, что­бы мак­симизи­ровать зарабо­ток.
• На­до учить Swift, потому что почему нет?
• На­до учить HolyC, что­бы сла­вить Гос­пода.
• На­до учить Perl во имя Сатаны.

И так далее. Ответ на воп­рос о том, с какого язы­ка начать, зависит от мно­гих фак­торов, и выбор — дело инди­виду­аль­ное.

Ко­неч­но, ког­да ты зна­ешь ассем­блер, у тебя будут зна­читель­ные пре­иму­щес­тва перед теми прог­раммис­тами, которые его не зна­ют. Но преж­де чем озна­комить­ся с эти­ми пре­иму­щес­тва­ми, запом­ни одну прос­тую вещь: хо­рошие прог­раммис­ты зна­ют ассем­блер, но поч­ти никог­да не пишут на нем.

Какие преимущества ассемблер дает программисту?

Что­бы писать эффектив­ные прог­раммы (в пла­не быс­тро­дей­ствия и эко­номии ресур­сов), тебе обя­затель­но надо знать ассем­блер того железа, для которо­го ты пишешь. Ког­да ты зна­ешь ассем­блер, ты не обма­ныва­ешь­ся внеш­ней прос­тотой и крат­костью высоко­уров­невых фун­кций, а понима­ешь, во что в ито­ге прев­раща­ется каж­дая из них: в пару‑трой­ку ассем­блер­ных инс­трук­ций или в длин­нющую их пос­ледова­тель­ность, переп­летен­ную цик­лами.

Ес­ли работа­ешь с язы­ками высоко­го уров­ня, такими как С, научись хотя бы читать и понимать ассем­блер­ный код. Даже если ты в обоз­римом будущем не видишь себя пишущим на ассем­бле­ре (на самом деле мало кто себя так видит), зна­ние ассем­бле­ра тебе при­годит­ся.

Ес­ли будешь с ассем­бле­ром на ты, он сос­лужит тебе хорошую служ­бу в отладке. Осво­ив ассем­блер, ты будешь понимать, что про­исхо­дит под капотом язы­ков высоко­го уров­ня, как компь­ютер дела­ет то, что он дела­ет, и почему высоко­уров­невый ком­пилятор иног­да работа­ет не так, как ты ждешь от него. Ты смо­жешь видеть при­чину это­го и понимать, как ее устра­нить.

Плюс иног­да ты ну никак не можешь понять, что у тебя за баг, пока не прой­дешь­ся в отладчи­ке в пошаго­вом режиме по ассем­блер­ному коду.

И вот еще тон­кий намек: некото­рые работо­дате­ли хотели бы видеть в тво­ем резюме сло­во «ассем­блер». Это говорит им, что ты не прос­то по вер­хам нах­ватал­ся, а дей­стви­тель­но инте­ресу­ешь­ся прог­рамми­рова­нием, копа­ешь вглубь.

Стоит ли начинать изучать программирование с ассемблера?

Ког­да ты осва­иваешь прог­рамми­рова­ние, начиная с самых низов, в этом есть свои плю­сы. Но ассем­блер — это не самый низ. Если хочешь начать сни­зу, нач­ни с логичес­ких вен­тилей и циф­ровой элек­тро­ники. Затем поковы­ряй­ся с машин­ным кодом. И толь­ко потом прис­тупай к ассем­бле­ру.

Вре­мя от вре­мени тебя будут посещать мыс­ли, что ты занима­ешь­ся какой‑то ерун­дой. Но ты узна­ешь мно­го полез­ного для сво­ей будущей работы, даже если она будет свя­зана толь­ко с язы­ками высоко­го уров­ня. Ты узна­ешь, как имен­но компь­ютер дела­ет те вещи, которые он дела­ет.

Од­нако я бы не совето­вал начинать с ассем­бле­ра и более низ­ких сло­ев. Во всем том, что перечис­лено в двух пре­дыду­щих абза­цах, лег­че разоб­рать­ся, ког­да ты начина­ешь с какого‑нибудь язы­ка высоко­го уров­ня. Так ты дос­тигнешь жела­емо­го резуль­тата быс­трее, чем оно тебе нас­кучит.

Но в какой‑то момент тебе и прав­да обя­затель­но надо поз­накомить­ся с ассем­бле­ром, осо­бен­но если прог­рамми­руешь на С. Я сом­нева­юсь, что ты смо­жешь стать пол­ноцен­ным прог­раммис­том на С, не зная ассем­бле­ра. Но начинать с ассем­бле­ра не сто­ит.

Насколько легче учить другие языки, когда уже знаешь ассемблер?

Ас­сем­блер совер­шенно не похож на язы­ки высоко­го уров­ня. Поэто­му народ­ная муд­рость «Тот опыт, который ты получил на одном язы­ке, может быть лег­ко скон­верти­рован на дру­гой язык» с ассем­бле­ром не работа­ет.

Ес­ли ты нач­нешь с ассем­бле­ра, то пос­ле того, как выучишь его и решишь осво­ить новый язык, тебе при­дет­ся начинать как с чис­того лис­та. Пом­ню, мой одно­каш­ник еще в шко­ле выучил ассем­блер, написал на нем игрушку, с которой победил на кон­ферен­ции. Но при этом так и не смог хорошо осво­ить­ся в С, ког­да мы учи­лись в уни­вере.

Чем же ассем­блер отли­чает­ся от язы­ков высоко­го уров­ня? Перемен­ные в нем — это прос­то области памяти. Здесь нет ни int, ни char. Здесь нет мас­сивов!

Есть толь­ко память. При­чем ты работа­ешь с ней не так, как на язы­ке высоко­го уров­ня. Ты можешь забыть, что в какую‑то область памяти помес­тил стро­ку, и обра­тить­ся к ней как к чис­лу. Прог­рамма все рав­но ском­пилиру­ется. Но толь­ко обру­шит­ся в ран­тай­ме. При­чем обру­шит­ся жес­тко, без веж­ливого сооб­щения об ошиб­ке.

В ассем­бле­ре нет do..until, нет for..next, нет if..then. Вмес­то них там есть толь­ко опе­рации срав­нения и условно­го перехо­да. Стро­го говоря, там даже фун­кций нет.

Но! Изу­чив ассем­блер, ты будешь понимать, как реали­зуют­ся и фун­кции, и цик­лы, и все осталь­ное. А раз­ница меж­ду переда­чей парамет­ра «по зна­чению» и «по ссыл­ке» ста­нет для тебя само­оче­вид­ной. Плюс если ты пишешь на С, но не можешь до кон­ца разоб­рать­ся, как работа­ют ука­зате­ли, то, ког­да ты узна­ешь, что такое регис­тры и отно­ситель­ная адре­сация, уви­дишь, что понять ука­зате­ли сов­сем нет­рудно.

Луч­ше начинай с С. На нем удоб­но осва­ивать осно­вы: перемен­ные, усло­вия, цик­лы, логичес­кие пос­тро­ения и осталь­ное. Опыт, который ты получишь при изу­чении С, лег­ко скон­верти­ровать на любой дру­гой язык высоко­го уров­ня, будь то Java, Python или какой‑то еще. Да и с ассем­бле­ром лег­че разоб­рать­ся, ког­да ты уже осво­ил С.

Насколько доходно уметь программировать на ассемблере?

Ес­ли заг­лянешь на HH.ru, то, ско­рее все­го, не най­дешь ни одной вакан­сии, у которой в заголов­ке написа­но сло­во «ассем­блер». Но вре­мя от вре­мени какая‑нибудь кон­тора лихора­доч­но ищет мага‑вол­шебни­ка, который зна­ет нут­ро компь­юте­ра нас­толь­ко глу­боко, что может пол­ностью под­чинить опе­раци­онную сис­тему сво­ей воле. Мага‑вол­шебни­ка, который уме­ет (1) латать сис­тему, не имея на руках исходно­го кода, (2) перех­ватывать потоки дан­ных на лету и вме­шивать­ся в них.

Не­кото­рая часть этой глу­бокой магии — а сей­час пот­ребность в такой магии ста­новит­ся все более ред­кой — может быть воп­лощена толь­ко на язы­ке очень низ­кого уров­ня.

Я слы­шал о кон­торе, которая ищет челове­ка на раз­работ­ку новой плат­формы для высоко­час­тотно­го трей­дин­га. Там идея в том, что если ты получа­ешь информа­цию о котиров­ках быс­трее сво­их кон­курен­тов и при­нима­ешь решение быс­трее их, то будешь грес­ти бас­нослов­ные сум­мы.

«Ког­да ты получа­ешь котиров­ки, про­ходя через весь стек TCP/IP, это слиш­ком мед­ленно», — говорят пар­ни из этой фир­мы. Поэто­му у них есть при­моч­ка, которая перех­ватыва­ет тра­фик на уров­не Ethernet, пря­мо внут­ри сетевой кар­ты, куда залита кас­томизи­рован­ная про­шив­ка.

Но эти ребята пош­ли еще даль­ше. Они собира­ются раз­работать девайс для филь­тра­ции тра­фика Ethernet — на ПЛИС. Зачем? Что­бы ловить котиров­ки на аппа­рат­ном уров­не и тем самым эко­номить дра­гоцен­ные мик­росекун­ды трей­дин­гового вре­мени и в ито­ге получать неболь­шое, очень неболь­шое пре­иму­щес­тво перед кон­курен­тами. Язык С им не подошел. Им даже ассем­блер не подошел. Так что эти пар­ни выцара­пыва­ют прог­рамму пря­мо на крем­нии!

Что такое язык Ассемблера

Эти уроки предназначены для тех, кто вообще не знаком с Ассемблером, или
имеет весьма отдаленное представление о нем. Конечно, если вы имеете опыт
программирования на других языках (Basic, C/C++, Pascal. ..), то это вам
очень поможет.

Но даже если вы хорошо знаете Ассемблер, то просмотр этого документа вам
не помешает, так как здесь вы можете изучить синтаксис Emu8086.

Подразумевается, что вы имеете некоторое представление о системах счисления
(HEX/BIN). Ну а если нет, то рекомендуем вам изучить раздел
Системы счисления
перед тем, как вы продолжите ознакомление с этим документом.

Язык Ассемблера — это язык программирования низкого уровня. Для начала вы
должны ознакомиться с общей структурой компьютера, чтобы в дальнейшем
понимать, о чем идет речь. Упрощенная модель компьютера:

System bus — системная шина (окрашена желтым цветом) соединяет
различные компоненты компьютера.

CPU — центральный процессор — это сердце компьютера. Большинство вычислений
происходит в CPU.

RAM — оперативная память (ОЗУ). В оперативную память загружаются
программы для выполнения.

РЕГИСТРЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

Процессор 8086 имеет 8 регистров общего назначения, каждый регистр имеет имя:

• AX — регистр-аккумулятор (разделен на два регистра: AH и AL).
• BX — регистр базового адреса (разделяется на BH / BL).
• CX — регистр-счетчик (разделяется на CH / CL).
• DX — регистр данных (разделяется на DH / DL).
• SI — регистр — индекс источника.
• DI — регистр — индекс назначения.
• BP — указатель базы.
• SP — указатель стека.

Несмотря на имя регистра, программист сам определяет, для каких целей использовать
регистры общего назначения. Основное назначение регистра — хранение числа (переменной).
Разрядность вышеописанных регистров 16 бит, т.е., например, 0011000000111001b (в двоичной системе)
или 12345 в десятичной (человеческой) системе.

4 регистра общего назначения (AX, BX, CX, DX) разделены на две части.
К каждой части можно обращаться как к отдельному регистру. Например, если AX=0011000000111001b,
то AH=00110000b,
а AL=00111001b.
Старший байт обозначается буквой «H», а младший байт — буквой «L».

Поскольку регистры расположены внутри процессора, то работают они
значительно быстрее, чем память. Обращение к памяти требует использования
системной шины, а на это уходит больше времени. Обращение к регистрам
вообще не отнимает время. Поэтому вы должны стараться хранить переменные
в регистрах. Количество регистров очень небольшое и многие регистры
имеют специальное назначение, которое не позволяет использовать их для
хранения переменных, но все же они являются наилучшим местом для
записи временных данных и вычислений.

СЕГМЕНТНЫЕ РЕГИСТРЫ

• CS — указывает на сегмент, содержащий начальный адрес текущей программы.
• DS — обычно указывает на начальный адрес сегмента данных (переменных).
• ES — дополнительный сегментный регистр.
• SS — содержит начальный адрес сегмента стека.

Хотя в сегментных регистрах можно хранить любые данные, делать это
неразумно. Сегментные регистры имеют строго определенное назначение — обеспечение
доступа к блокам памяти.

Сегментные регистры работают совместно с регистрами общего назначения
для доступа к памяти. Например, если мы хотим получить доступ к памяти
с физическим адресом 12345h (в шестнадцатиричном исчислении),
мы должны установить DS = 1230h и SI = 0045h.
И это правильно, потому что таким образом мы можем получить доступ к памяти,
физический адрес которой больше, чем значение, которое может поместиться
в одиночном регистре.

Процессор вычисляет физический адрес, умножая значение сегментного регистра
на 10h и прибавляя к полученному результату значение регистра общего
назначения (1230h * 10h + 45h = 12345h):

Адрес, сформированный с помощью двух регистров, называется реальным адресом.

По умолчанию регистры BX, SI и DI работают с сегментным
регистром DS; регистры BP и SP работают с SS.

Другие регистры общего назначения не могут формировать реальный адрес!

Также, хотя BX может формировать реальный адрес, BH и BL не могут!

РЕГИСТРЫ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

• IP — командный указатель.
• Флаговый регистр — определяет текущее состояние процессора.

Регистр IP всегда работает совместно с сегментным регистром CS

и указывает на выполняемую в данный момент команду.

Флаговый регистр автоматически изменяется процессором после
математических операций. Он позволяет определять тип результата и передавать
управление другим участкам программы.

Вообще вы не можете напрямую обращаться к этим регистрам.

>>> Следующая часть >>>

Дневники чайника

Дневники чайника

— Так кто вы всё-таки будете?

— Асм есть Царь!

(Из кинофильма «Иван Васильевич меняет профессию»)

Благодарность

Я действительно благодарен всем моим читателям, особенно активным, вы мне очень помогли. Если бы не вы, этих уроков не было бы.

Также уроков могло не быть без Плохиша (Bad_guy, извини, что так назвал :). Он посадил зерно crackl@b’a на просторы инета и
ухаживал за ним все эти годы, пока проект превращался в дерево знаний. Спасибо zer0 за управление разделом статей.

Спасибо всем участникам нашего форума и «wasm.ru/forum» за помощь и науку, особенно: Leo, S_T_A_S_,Staier, The Svin.

Ну и, конечно, отдельное спасибо Седому (SeDoYHg или SeDoY) за огромную помощь в написании Чтивы 0 и за критику первых статей.
Я даже могу сказать, что почти все главы здесь под редакцией Седого.

Да, чуть не забыл, без моей мамы текст был бы полон «обшибак и слеганца бесграматен» :).

А без содействия папы вообще бы не стал заниматься Ассемблером
(в бизнес бы ударился, стал бы авторитетом, шлёпнули бы где-нибудь у входа в казино — и контрольный выстрел…
А так максимум, что светит, — это потёртые данные на винте и радикулит :).

Короче говоря, всем, кто помог, — спасибо.

Пустословие

Как был предусмотрителен Джордж Лукас, когда снял 4-й эпизод «Звёздных Войн».
Я понятия не имел, что возникнет потребность написать предчасть. А вот пришлось.
После того, как я написал «Чтиву III», прошло 4 месяца.

Дело в том, что первая часть начинается примерно c такой фразы: «Прочтите Рассылку Калашникова и возвращайтесь читать Дневники чайника».
Сам дочитал эту рассылку только до десятого урока, дальше идёт морально устаревшая информация.

Надеюсь, что большинство из тех, кто созрел для Асма, поймёт мой рассказ (от 9 до 110 лет :). Если не поймёте, не отчаивайтесь, есть другие дороги.
Давно существуют подобные курсы элементарного ликбеза, например:

• Уже упомянутая рассылка Олега Калашникова «Ассемблер? Это просто!» (устарела, зато сразу практика).
  Кстати, эта же рассылка на всякий случай лежит и здесь, на Краклабе.
• «Низкоуровневое программирование для дZенствующих».
  Сейчас считаю, что это хорошая дорога для начинающих, но когда сам ничего не знал, эти статьи мне не понравились.
  Решайте сами, подойдут ли они вам сразу.
  На том же сайте вы найдёте море материала по теме. Искренне благодарен всем, кто трудится над этим ресурсом.
• Советую в первую очередь обратить внимание на статьи Кибер Маньяка (CyberManiac)
  из серии «Теоретические основы крэкинга» в разделе статей здесь на Краклабе или на Wasm’e в этом разделе.

В любом случае советую прочесть все известные уроки. В каждом источнике автор по-своему раскладывает тему. Есть много мнений о том, какие аспекты самые важные, и каждая точка зрения для новичка — золото.
Остальные интересные ссылки я уже поместил в следующих статьях, так что если вы пожелаете сначала завалиться литературой, а потом разгребать её, можете смело смотреть Чтиву 1,2,3.

Для кого пишу

Предполагается, что читатель не программист вообще, но опытный пользователь и у него есть желание стать настоящим хакером.

Совсм недавно не было никакого Битфрая, я вообще был далёк от программирования. Конечно, проводил много времени за компом и стал толковым юзверем, но я не знаю математики, даже на уровне школы.
Год назад я совсем не представлял, что такое написать программу.

Ещё хочу сказать, что не встречал ни одного человека, который разделил бы мою позицию:

самый лучший старт для программиста — это Ассемблер.

Хотя вру, такую точку зрения поддерживают некоторые уважаемые люди. Но явной мысли «начинать надо с Асма» нигде так и не увидил.

Других языков программирования не знаю, и от вас этого требовать не буду. Будет даже лучше, если вы ещё не испорчены такими вещами, как:

Print  "Здесь был Вася"

В Ассемблере нет оператора «PRINT» и нет даже его подобия. Этот язык может показаться вам странным (как мне другие), если вы привыкли к логике высокоуровневых языков.

В данной статье за главный объект изучения будет принят язык Ассемблер для Intel-совместимых процессоров.

В принципе совершенно неважно, с чего начинать, когда объект полностью неизвестен, всё равно придётся ещё не раз возвращаться к первой выбранной теме.

Возможно, кто-то из вас сразу же предпочтёт прочитать большой учебник. Например:

В.И. Юров

«ASSEMBLER. 2-е издание. Учебник для вузов»

и учебник Зубкова в качестве интересных примеров для программирования (на форуме есть ссылки).

Не нужно искать в моей статье глубокие тайны программирования, и уж совсем не стоит считать Чтиву 0 истиной в последней инстанции.

Но если вы любите обрастать знаниями по ходу экспериментов (как Bitfry), добро пожаловать в мир ассемблера через мою «калитку».

Метод обучения

«Чтива 0» имеет мало общего со своими предками (Чтивы I,II,III), хотя бы потому, что это не мой дневник.
Скорее, «Чтива 0» будет Ваш дневник, Ваши ошибки и Ваши уроки ;).

Говорят, «умный учится, глупый учит»,
если к этой поговорке прибавить мой скромный багаж знаний — я совсем дурак :).
Только что начал и уже хочу научить вас думать логикой ассемблера. Ребячество — скажут многие.
Но если бы я не верил в успешность предприятия (при некотором усилии с вашей стороны), даже и не стал бы тратить время.

Вы, наверное, согласитесь, что все знания в этой жизни приходят витками.
Старые догадки и поступки кажутся ошибочными после каждого такого витка (в чтивах I,II,III полно ошибок).

Человеку для первого, невооружённого, осмотра местности, лучше думать, что земля плоская (поверьте, так будет лучше).
Затем он осваивает всё больше и больше, а в какой-то момент до него вдруг доходит:
чтобы сложить карты и сопоставить с положением звёзд на небе, нужно представить невероятное — земля, оказывается, шар.
Но и это не есть истина, на самом деле земля очень сложной формы,
и чтобы описать её более-менее точно, нужно использовать все ресурсы науки и техники.
Конца этому процессу не предвидится. То же самое можно сказать и о компьютере. Несмотря на то,
что он всего лишь юное творение человека, мы умудрились запутать в нём столько всяких абстракций (которые ему, кстати, мешают),
что Ассемблер можно уже воспринимать как насмешку над корнем этого слова.

Сделаю всё возможное, чтоб избежать сложных понятий, также обещаю не допускать тупостей вроде «земля круглая»,
так как это больше всего сбивает с толку, уж лучше думать, что она плоская, чем круглая :),
по крайней мере, я буду стараться так не писать.

Но вернёмся к виткам познаний.
В Чтиве 0 мы с вами постараемся смоделировать два таких витка (пока мне так кажется, может быть, их будет больше).

Нулевой виток будет содержать много практики и некоторое количество утверждений.

Первый будет состоять из ответов на главные вопросы, которые, надеюсь, у вас возникнут.
Но это не значит, что там не будет практических примеров, наоборот, все самые интересные фокусы прячутся во втором витке.

Таким образом, обе части нулевой чтивы будут иметь одинаковые темы глав.

Вступление в суть                               День первый
Системы счисления и устройство памяти           День второй
Регистры процессора                             День третий
Практикация всего мозга                         День четвёртый
О словах и двойных словах (форматы данных)      День пятый
Циклы, ветвления и регистр Флагов               День шестой
Знакомство с Win32-программированием            День седьмой
Стек                                            День восьмой
Структурирование программы                      День девятый

Пару слов об оформлении

Статья получилась длинная и пёстрая, поэтому вам лучше сразу знать что как будет выглядеть.
Кроме основного текста, вы здесь встретите:

Выделения, как обычно — суть из массы

— Сноски в конце главы

Код программ

Код исходников программ

Ну и в этих серых блоках будет развлекуха, её читать совсем необязательно, поэтому с неё и начнём :).

Эй, малыш! Да, ты… Можешь раздобыть некоторый скарб для моего корабля?…

Инструменты, которые нам пригодятся

…Ну, что ж, спасибо за помощь. Ты вроде здесь просто так околачиваешься, а у меня на борту как раз юнги не хватает…

Перед отправлением в дальний поход необходимо как следует проверить укомплектованность нашего космического корабля.

Поскольку миссия разведывательная, а корабль лёгкого класса, приспособления мы будем подбирать тщательно, чтобы сократить лишнй вес и расходы.
Всё наше снаряжение очень скромное по размеру, но могучее по возможностям.

Для начала посмотрите приложенные файлы: need.rar, prax0.rar, prax1.rar, общий размер ~500Kb. Там лежат примеры для проверки их работоспособности и кое-что ещё.

Hiew

Сайт программы, размер ~0,5Mb. Программа платная.

Версия должна быть для форточек не ниже 6.8 (я использую 7.01).

Если у вас нет этой программы, то в сети вы без проблем найдете её.

Heiw — это консольный шестнадцатиричный редактор с возможностью ассемблировать/дизассемблировать.
Незаменимая для исследователей и ассемблерщиков вещь.

FAR manager

Сайт программы, размер ~3Mb. Программа бесплатная для русскоязычных пользователей.

Подойдёт и новая x64-версия 2.0 и 32-битная. Короче – любая. Порекомендовал бы использовать именно FAR, так как он тоже консольный. Сам я пользуюсь двумя файловыми менеджерами: Total Commander и Far. По опыту могу сказать, что Far можно настроить по сочетанию клавиш один в один с TC, было бы желание. Внешний вид настраивается до мелочей, просто на это надо потратить некоторое время. Far будет приятным и удобным если вы этого захотите, поверьте. Меня, например, дико раздражают мелкие шрифты и кислотные краски стандартной консоли (что Hiew, что Far, что любая другая цветная консольная программа), однако, всегда можно создать ярлычок в котором будут настройки шрифтов и палитра приятная для глаза. Ярлык для Far’a с моими любимыми цветами я прикрепил в файл need.rar. Кроме того можно настроить цветовую схему. Hiew и Far имеют богатые возможности в этом плане. Пробуйте. Однако если вам совсем не нравятся консоли, можете использовать что-то типа TC или обычный проводник.

CodeView (CV)

Сайт программы: microsoft.com. В принципе программа доступна для бесплатного скачивания где-то в дебрях Майкрософта,
однако она является лишь придатком к довольно большому ненужному пакету, который входит в дополнение (не помню к чему).
Отыскать её там будет непросто. Я выложил эту довольно старую программу у себя (в том же архиве need.rar).

Ещё CV входит в старый MASM (v5x,v6x) который входит в VisualC++ (версии не знаю).

CodeView — программа-отладчик (по-ихнему debugger — исправлятель ошибок).
Отладчики помогают программистам понять, что делает их программа. 🙂 Когда этот светлый миг наступает, становится понятно, где ошибка.

Немалую часть времени написания программы программист проводит в отладчике, поэтому выбор дебагера — очень больной вопрос.
Я остановился на CodeView, потому что не смог подобрать другого отладчика для первых шести примеров.
Однако слишком погружаться в CV не стоит, так как он устарел и в реальной практике вряд ли вам пригодится.

OllyDbg

Сайт программы, размер ~1Mb. Программой можно пользоваться бесплатно с разрешения автора.

На 07.12.2011 последняя версия Oлли — 2.01 alpha 4, но можно использовать и старую стабильную 1.10.

А вот этот отладчик на сегодняшний день самый актуальный на платформах вплоть до Win7 x64 на уровне 32-битных приложений. OllyDbg — самый многофункциональный отладчик прикладных программ Win32. Но как только появится хороший подходящий для нас отладчик x64, сразу возьмусь переписывать уроки под него.

MASM32 SDK

Сайт программы, размер ~4Mb. Программа бесплатная.

Проект Стива Хатчисона (Steve Hutchesson). MASM32 – это современный пакет языка Ассемблер, собранный на основе компилятора MicroSoft.

Существует ещё пакет MASM (Macro Assembler) — это древний DOS’овый пакет от самой MS. Нам он не нужен, так же как и NASM, TASM, TASM32 и т.д.

На сегодняшний день единственной разумной альтернативой MASM32 является FASM. Сам я использую и FASM, и MASM32, но тему FASM’a затрагивать пока не будем.

Что такое «пакет языка Ассемблер»?

В стандартный пакет языка программирования входят:

• компилятор и линковщик (чтоб превращать исходные файлы в программу),
• документация (чтоб описать возможности пакета, собственные директивы, макросредства и т.д.),
• редактор исходных частей программы (как правило, вещь бесполезная, все пользуются любимыми текстовыми редакторами),
• различные дополнения и заготовки (чтоб облегчить рутинный труд),
• ну и, конечно, примеры.

Всё это нам понадобится не сразу, а постепенно, по мере необходимости. Поэтому не бросайтесь сейчас же изучать и осваивать все вышеперечисленные приборы.
Однако Hiew и CodeView нужны будут сразу же после вылета с базовой станции.

На Windows версии x64 (7/Vista/XP или Server) в первые дни вам понадобится какой-нибудь эмулятор DOS-режима для запуска com-программ. Можно использовать громоздкий Virtual PC от MS или VMWare, но я предлагаю (спасибо Григорию за подсказку) маленький удобный эмулятор:

DOSbox

Сайт программы, размер ~1,5Mb. Программа бесплатная.

Без этой программы можно обойтись на 32-битной WinXP. На Висте и Семёрке x86 лично не проверял, но говорят, можно обойтись режимом совместимости (пробуйте и отпишитесь в гостевой по результатам).

Не смущайтесь, что версия называется «Win32 installer», она поможет и на системе x86, и на x64 эмулировать режим старой-доброй DOS для наших первых примеров. DOSbox устанавливается за пару секунд, и его очень легко настроить. Нужно всего лишь смонтировать папку с com-примерами и туда же кинуть все файлы отладчика CV. Монтаж выполняется одной командой. Например:

mount с d:\prax

где «d:\prax » – это папка на реальном диске D, в которой должны быть свалены воедино ваши com-примеры и файлы отладчика CV. А «c» – это уже виртуальный диск внутри dosbox’a.

Далее переходим на новый виртуальный диск командой

с:

Что потом – читайте уже в следующей главе. Можно, кстати, батничек сделать… Разумеется, надо знать основы языка команд DOS и DOSbox (на сайте программы есть русская документация). Сразу рекомендую главу специально для пользователей, впервые очутившихся в DOS-мире.

Инструменты, которые нам НЕ пригодятся.

Молоток, кувалда, бензопила и другие приспособления, которые, возможно, вы захотите применить в первые дни полёта.
Адаптация к условиям невесомости проходит у многих крайне тяжело. Возможны потеря ориентации, головокружения и прочие побочные эффекты.
Уберите подальше от компьютера тяжёлые и твёрдые предметы — компьютер не виноват, это всего лишь машина.

Кажется, можно отправляться.

Ещё раз повторю, виток0 нужен только для того, чтоб у вас возникли вопросы, я вовсе не предполагаю, что вы поймёте всё и сразу.

Можно сравнить эту часть с детским мультиком — все бегают-прыгают, яркие картинки, сплошные перегибы и упрощения.

Bitfry

Ассемблер с нуля — просто о сложном языке программирования.

Просто о сложном.

Для начала уясним цели и задачи, которые будут рассматриваться в цикле статей в рамках рубрики «Ассемблер с нуля», определим потенциальную аудиторию.

«Ассемблер с нуля»  заинтересует тех, кто желает научиться программировать на языке ассемблер, не будучи профессиональным математиком.

Информация излагается понятной для любого начинающего, не обладающего никакими (совершенно никакими) дополнительными знаниями выше уровня школьника седьмого — восьмого класса среднеобразовательной школы.

Дополнительная, но не менее важная  цель — наработать общий подход к изучению любого языка программирования. Показать, насколько просто научиться программировать самостоятельно при наличии времени и желания.

Статьи заинтересуют преподавателей программирования с практической направленностью изложения материала.

Несомненную пользу в излагаемом материале найдут студенты, изучающие ассемблер — лишними знания не бывают, к тому же форма изложения материала проста и общедоступна.

Опытных гуру программирования может возмутить наш подход к форме подачи материала. Ох как любят программисты считать себя избранными, обладающими недоступными для других способностями. Ох как любят усложнять простые вещи, чтобы пустить пыль в глаза и набить себе цену! Призываю всех не становиться на тёмную сторону силы — знаниями нужно делиться, рассказывая просто о сложном и избегая усложнения простых вещей!

Ассемблер с нуля — практический подход.

Чтобы не показаться полными теоретиками, оторванными от практического применения знаний и умений, мы постараемся не отходить от конкретики, создавать и изучать конкретный код. Будут приводиться ссылки на литературу, позволяющую более глубоко проникнуть в конкретные языки, на примере которых мы стараемся изложить наш подход к программированию. При этом основы современного программирования будут играть роль своеобразного скелета, на который будут накладываться отдельные строки программного кода.

В качестве примеров будет рассмотрено написание конкретных простейших программ «хакерской» направленности, а также изучены основы крекинга (взлома программных защит), использования дизассемблированного кода в сторонних программах.

Заранее оговоримся, что информация будет излагаться в ознакомительных целях. Чтобы обеспечивать компьютерную безопасность, защищать свой код, предотвращать возможные риски утраты интеллектуальной собственности, необходимо знать потенциальные угрозы, а также способы их реализации.

Наш план действий.

Изучать ассемблер мы будем по следующему плану :
1. Суть программирования.
2. Понятие кода и данных на примере разработки простейших MS-DOS программы на Ассемблере с учётом возможностей простой, с точки зрения современности, операционной системы.
3. Программирование Windows приложений на ассемблере и Си.
4. Основы вирусологии — просто о сложном. Создание простейшего вируса и антивируса для Windows.
5. Основы крэкинга. Исследование программ.
6. Дизассемблирование — ассемблирование. Сложно ли «украсть» чужой код.
7. Применение ассемблера и Си для создания современных Windows приложений.
8. Итоги, выводы, применение полученных знаний и умений на практике.

Как вы видите, мы уделим внимание не только ассемблеру, но и языкам программирования Си и С++, как наиболее близким по сути и форме. Вы помните, одна из целей цикла статей —  дать заинтересованному читателю основы современного программирования, которые позволят изучить любой язык с нуля за достаточно сжатые сроки.

Архивы Ассемблер с нуля — Ассемблерный код

Прощай ассемблер MS-DOS и здравствуй Windows!

Мы закончили изучать 16 битный ассемблер MS-DOS и приступаем к изучению программирования на 32 битном ассемблере для Windows.

Нужно ли было копаться в коде мёртвой операционной системы, вместо того, чтобы сразу перейти к основам современного программирования? Для последующего успеха в изучении программирования — это необходимо. Практическое применение знаниям 16 битного ассемблера вы вряд ли найдёте в наше время. Пройденный нами этап — это основа теоретических знаний и практического понимания сути программирования через его основополагающее начало. Подробнее «MS-DOS и TASM 2.0. Часть 19. Прощай ассемблер MS-DOS!»

Указатель в программировании.

В статье MS-DOS и TASM 2.0. Часть 9. Указатель просто и понятно было рассмотрено, что такое указатель в программировании (pointer). Сейчас мы перейдём к вопросу практического использования указателя. Ещё раз напомним, что указатель в ассемблере — более широкое понятие, чем в Си и С++, где указатель определён как переменная, значением которой является адрес ячейки памяти. Указатель — не только переменная. Указатель в программировании на ассемблере — адрес определённой ячейки памяти. Жёсткой привязки к понятию «переменной» нет.

Преимущество указателя — простая возможность обращаться к определённой части исполняемого кода либо данных, избегая их дублирования. Например, один раз написав код функции, мы можем обращаться к нему неоднократно, осуществляя вызов указанной функции. Кстати, вызов функции — это переход исполнения кода по указателю, который для удобства «обозвали» понятным для человека названием (ну, например, «MyBestFunc»). Подробнее «MS-DOS и TASM 2.0. Часть 18. Ещё раз об указателе.»

Организация данных в ассемблере.

Прежде, чем переходить к рассмотрению вопроса что такое константа, массив, структура в ассемблере, поговорим о понятии абстракции.

Для упрощения написания кода необходимо преобразовать его в понятный для человека вид, желательно не в ущерб для машины. Для этого используют условности и обобщения — определённую степень абстракции. Один из простейших способов абстракции — разбивка кода и данных на части — блоки по определённым правилам и с определёнными особенностями. Затем эти блоки обзывают понятным для человека языком. Подробнее «MS-DOS и TASM 2.0. Часть 17. Константы, массивы, структуры и т.д.»

Ядро операционной системы — набор системных функций.

Основу операционной системы Windows 95 — Windows XP составляет набор системных функций, содержащихся в файлах с расширением *.DLL, которые располагаются в системных дирректориях … Windows\System,  System32, SysWOW64 (для 64 битных версий операционок) — так называемый Win API. К слову, в Windows 10 поддержка Win API реализована практически в полном объёме, хотя ядро системы несколько изменилось). В MS-DOS ядро также состоит из системных функций, которые называются прерывания DOS. Ну, если точно, то есть прерывания DOS, а есть прерывания BIOS (связаны с управлением компьютерным железом, определённые прерывания DOS  можно реализовать через прерывания BIOS), да и понятие ядра системы можно расширить… Для наших целей и на данный момент отбросим усложнения в сторону! Далее мы будем использовать общее понятие для всех прерываний: прерывания DOS. Подробнее «MS-DOS и TASM 2.0. Часть 16. Прерывания DOS.»

Макрос — макрокоманда, макроопределение.

У большинства популярных ассемблеров (TASM, MASM, FASM), имеется определённая «вкусность», которая помогает писать более читабельный и понятный код, а также уменьшает вероятность ошибок. Мы имеем ввиду макросы. Макрос — миникод, который определяет алгоритм действий основных команд ассемблера. Этот код либо уже создан и входит в комплект ассемблера, либо пишется пользователем самостоятельно. В данной статье мы выясним, как использовать макрос функции (процедуры), встроенный в TASM. Подробнее «MS-DOS и TASM 2.0. Часть 15. Упрощаем вызов функции в TASM.»

Параметры функции.

Функции в ассемблере — это часть кода, которая решает конкретную задачу или несколько, объединённых одной целью задач. Функция может вызываться без дополнительного дублирования кода. Человек способен помнить, воспринимать  и использовать ограниченное число информации. Для облегчения понимания и создания кода его структурируют — дробят на определенные части. Подробнее «MS-DOS и TASM 2.0. Часть 14. Конвенции вызова функции.»

Стек в ассемблере.

Работа процедур тесно связана со стеком. Стеком называется область программы для временного хранения данных. Стек в ассемблере работает по правилу «Первым зашёл — последним вышел, последним зашёл — первым вышел». В любой период времени в стеке доступен только первый элемент, то есть элемент, загруженный в стек последним. Выгрузка из стека верхнего элемента делает доступным следующий элемент. Это напоминает ящик, в который поочерёдно ложатся книги. Чтобы получить доступ к книге, которую положили первой, необходимо достать поочерёдно все книги, лежащие сверху. Подробнее «MS-DOS и TASM 2.0. Часть 13. Стек.»

Процедуры в ассемблере.

Процедуры в ассемблере будут рассмотрены в четырёх статьях, в которых мы изучим общие понятия и определения процедур, использование стека для передачи параметров,  а также использование прерываний DOS — как разновидности функций ядра операционки (статьи 15-19: «Процедуры (функции)», «Стек», «Конвенции вызова функции», «Упрощаем вызов функции в TASM», «Прерывания DOS»).

Подробнее «MS-DOS и TASM 2.0. Часть 12. Процедуры (функции).»

Отладчик ассемблера Turbo Debugger.

Применим усвоенные понятия на практике — прогоним нашу крохотную программу prg.com через отладчик ассемблера Turbo Debugger  (TD). Именноо TD мы будем использовать в изучении 16 битного ассемблера. Для 32 и 64 битного программирования имеется свое програмное обеспечение. Вместе с тем, для своих целей Turbo Debugger очень хорош. Работать с программой просто и понятно — ничего лишнего — то, что нужно для начинающих.

Подробнее «MS-DOS и TASM 2.0. Часть 11. Turbo Debugger.»

Команды ассемблера и команды процессора.

Стоит пояснить, что если к вопросу подойти формально строго, то команды процессора и команды ассемблера — это не одно и то же. Ассеммблер — хоть и низкоуровневый язык программирования, но иногда он без спроса программиста «корректирует код под себя». Причём у каждого ассемблера (masm, tasm, fasm) это может быть по-разному. Самый яркий пример — команда  ret. В ассемблерном коде мы запишем ret, а реальный ассемблер ассемблирует её как retf или retn 8. Может также изменяться код, добавлением в качестве выравнивания кода команды процессора nop (об этом ниже в статье) и т.п. Чтобы не усложнять суть вопроса, под понятиями  команды процессора и команды ассемблера мы будем подразумевать одно и то же.

Подробнее «MS-DOS и TASM 2.0. Часть 10. Команды ассемблера.»

НОУ ИНТУИТ | Лекция | Ассемблер

Аннотация: Рассматривается парадигма низкоуровневого программирования на ассемблере. Эта парадигма нацелена на учет основных особенностей компьютерных архитектур.
Описаны основные методы адресации памяти. Дано определение языково-ориентированной абстрактной машины. Изучается понятие абстрактной машины (secd) для определения операционной семантики языка программирования по Венской методике

Низкоуровневое программирование успешно при детальном знакомстве с архитектурой компьютера, что в конечном счете приводит к ее пониманию. Принципы и способы программирования в общем не зависят от языка. Главным требованием является умение мыслить логически.

Ассемблер отличается от компилятора меньшей сложностью исходного языка, перевод с которого в машинный язык можно выполнить «один-в-один». Ассемблер часто сопровождается возможностью дизассемблирования, что отличает его от большинства других языков программирования. Изучить язык ассемблера проще, чем любой язык высокого уровня. Знание ассемблера помогает понимать код программы, подготовленной на других языках.

Архитектура компьютера часто определяется как множество ресурсов, доступных пользователю. Это система команд, общие регистры, слово состояния процессора и адресное пространство. Процесс перевода программы с языка ассемблера в язык машинных команд называют ассемблированием.

Процесс ассемблирования заключается в следующим:

• Резервирование памяти для последовательности команд, образующих ассемблируемую программу.
• Сопоставление используемых идентификаторов с адресами в памяти.
• Отображение ассемблерных команд и идентификаторов в их машинные эквиваленты.

Для реализации такого процесса требуется счетчик адресов и таблица идентификаторов.

Программист не знает абсолютных адресов ячеек памяти, занятых для хранения констант, команд и промежуточных результатов вычислений, но обычно предполагается, что последовательно написанные команды будут расположены в последовательных ячейках памяти.

Кроме символических представлений команд ассемблерная программа содержит описания распределяемой памяти и директивы управления ассемблированием. Обычно выделена точка входа в программу из операционной системы.

Программирование на ассемблере подразумевает знание специфики системы команд процессора, методов обслуживания устройств и обработки прерываний. Система команд может быть расширена микропрограммами и системными вызовами в зависимости от комплектации оборудования и операционной системы. Это влияет на решения по адресации памяти и коммутации комплекта доступных устройств. Но есть и достаточно общие соглашения о представлении и реализации средств обработки информации на уровне машинного кода [
[
1
]
,
[
20
]
,
[
36
]
,
[
55
]
,
[
56
]
,
[
71
]
,
[
72
]
].

Структура кода программы и его свойства:

• Перемещаемость. Удобно, чтобы код программы был устроен так, что его можно расположить по любому абсолютному адресу.
• Листание страниц памяти. Соотношение между адресуемой и реально доступной памятью может требовать пересмотра в процессе выполнения программы.
• Зависимость от данных. Программа должна учитывать готовность и обновление данных, особенно в случае обмена информацией через порты или буферы устройств.
• Динамика размещения. Программа может размещаться в памяти пошаговым образом, методом раскрутки, с использованием динамической оптимизации, учитывающей статистику реального использования ее составляющих.

Обычно независимо от системы команд ассемблер обеспечивает средства управления распределением памяти и управления компиляцией кода, что позволяет программисту принимать точные решения на уровне машинного языка. Имеются средства отладочного исполнения и распечатки листингов. При необходимости уровень языка может быть повышен с помощью макросов.

Язык ассемблера оперирует такими данными как адреса и значения. Нередко для наглядности в записи операндов команд вводится внешнее различие @адресов и #значений с помощью префиксных символов. Возможны специальные формы записи для блоков данных и литералов.

При записи команд на ассемблере принято структурировать строки на поля, предназначенные для последовательного размещения метки, кода команды, операндов и комментария. Наибольшее разнообразие возможных решений связано с формами адресации операндов на уровне машинного языка, о которых будет речь далее.

Число слов, отводимое ассемблером под одну символическую команду, зависит не только от собственно кода команды, но и от метода адресации операндов, а возможно и от других аспектов кодирования программ и данных, обсуждение которых здесь не предусмотрено. Достаточно констатировать, что программа при ассемблировании распадается на конечные последовательности команд K1 … Kn, которым сопоставляются конечные интервалы машинных слов W1 … Wm(a) в зависимости от а — системы аспектов кодирования.

[K1 ... Kn] -> [W1 ... Wm(a)]

Фактически операндная часть команды — это адреса, специальные регистры, сумматоры, значения в общей памяти, шкала прерываний и состояний или что-нибудь другое, специфичное для конкретной архитектуры.

В зависимости от команды используются разные методы адресации операндов:

• неявная — команда сама «знает», где и что она обрабатывает, где берет данные и куда разместит результат;
• непосредственная — операнд расположен непосредственно в команде;
• прямые адреса — код адреса размещен в поле операнда;
• индексируемые адреса — один из операндов используется как индекс при вычислении адреса других операндов;
• базируемых (по регистру) — указан базовый регистр для пересчета адресов операндов;
• относительные (по текущей позиции) — адресация учитывает адрес размещения команды;
• косвенные (через промежуточное слово) — операнд указывает на слово, хранящее адрес значения;
• модифициуемые (по значению-регистру) — один операнд указывает на слово, хранящее значение, модифицирующее адрес другого операнда;
• стек — операнд, доступ к которому подчинен дисциплине стека — «первый пришел — последний ушел».

Учебные пособия по программированию на языке ассемблера

Mips

Учебники по MIPS ЗАПОЛНИТЕ СОДЕРЖАНИЕ

Примеры и учебные материалы на языке ассемблера

0 программа

0 конвертировать

05

900 десятичный t o восьмеричные цифры из 0-9999

Языковые переводчики и языки программирования высокого уровня | Примечания, видео, контроль качества и тесты | 11 класс> Информатика> Концепции и логика программирования

Переводчики языков и языки программирования высокого уровня

Переводчик языков:

Введение:

Рис.Переводчик

Переводчик языка — это программа, которая используется для перевода инструкций, написанных в исходном коде, в объектный код, то есть с языка высокого уровня или языка ассемблера на машинный язык.

Есть 3 типа языковых переводчиков. Это:

1. Ассемблер:
   

   Ассемблер — это языковой переводчик, предназначенный для перевода программ на ассемблере (исходных кодов) в программы на машинном языке (объектные коды).Исходные программные коды на языке ассемблера называются исходными кодами , а после перевода окончательные программные коды на машинном языке называются кодами объектов .

Рис. Ассемблер

2. Компилятор:
   

   Компилятор — это языковой переводчик, который переводит программу на языках высокого уровня в программу на машинном языке. При переводе он проверяет синтаксис (грамматику исходного кода) и переводит его в объектный код с одной попытки.Если обнаружена какая-либо ошибка, компилятор выдает синтаксические ошибки и причины ошибок. Файл исходного кода не должен содержать синтаксических ошибок для полного процесса компиляции.

Рис. Компилятор

3. Интерпретатор:

   Интерпретатор — это переводчик языка, предназначенный для перевода программы на языке высокого уровня в программу на машинном языке, по одной инструкции за раз. В отличие от компилятора, он переводит и выполняет один оператор за раз перед переходом к другому.Если обнаружена какая-либо ошибка, перевод останавливается и отображается сообщение об ошибке.

   (Bhusal, Khanal, & Manandhar, 2013)

   Рисунок: Интерпретатор
   

Различия между компилятором и интерпретатором:

Список языков программирования высокого уровня:

1. FORTRAN: FORTRAN обозначает FORmula TRANslator. Разработанный Джоном Бэкусом для IBM в 1956 году, это очень мощный язык для научных и инженерных вычислений. FORTRAN IV, FORTRAN 77 (стандарт ANSI), FORTRAN 90, FORTRAN 95 и т. Д. — вот некоторые из его версий.

   Рис. Логотип Fortran

_{^{Источник: www.ptpartners.co.uk}}

2. BASIC: BASIC был разработан в 1960 году Джоном Кемени и Томасом Курцем в Дартмутском колледже. Это был интерпретируемый язык 1 ^st , обозначающий универсальный код символьных инструкций для начинающих, и это хороший язык для начинающих, чтобы получить начальные навыки программирования.

   Рис. BASIC
   _{^{Источник: www.thegeeksclub.com}}

3. COBOL: COBOL (Common Business Oriented Language) был разработан специально для обработки бизнес-данных.Стандартизированный ANSI в 1968 году, он был разработан для Министерства обороны США Грейс Мюррей Хоппер в 1960 году.

Рис. Программирование на COBOL
_{^{Источник: www.kinginfolife.com}}

4. C: C — мощный универсальный язык высокого уровня, который также имеет функции низкоуровневого программирования. Ранее называвшийся BPCL или просто B, он был разработан Деннисом Ричи в 1970-х годах в лаборатории Bell.

Фиг.Логотип C

_{^{Источник: cplus.beamed.com}}

5. C ++: Разработанный в начале 1980-х годов Бьярном Страуструпом, это обновленная версия языка C. C ++ — это супернабор языка C, который поддерживает объектно-ориентированные функции и чрезвычайно эффективен.

   Рис. Логотип C ++
   _{^{Источник: isocpp.org}}
   

6. PASCAL: PASCAL — это многоцелевой язык программирования для научных и бизнес-приложений, который подходит как для бизнес-приложений.Разработанный в начале 1970-х годов в Швейцарии Никлаусом Виртом из Федерального технологического института, он был назван в честь французского математика 17-го века Бласе Паскаля.

Рис. Логотип Pascal

_{^{Источник: airweb.cse.lehigh.edu}}

7. LISP: LISP, что означает, что обработка LIST — это нечисловой язык для обработки данных. и используется в области экспертных систем, искусственного интеллекта и распознавания образов.Он был разработан Джоном Маккарти в начале 1960-х в лаборатории IBM.

Рис. Программирование LISP
_{^{Источник: www.quora.com}}

8. JAVA: Разработанный Sun Microsystems Inc. в 1991 году, JAVA — это простой и мощный платформо-независимый язык. В области Интернета и мобильных устройств JAVA имеет очень широкое применение.

   JAVA Logo

Soruce: www.quora.com

9. NET: В качестве альтернативы JAVA, NET — это новейшая общая платформа Microsoft, которая объединяет все мощные функции разных языков в одну среду, также называемую IDE ( Интегрированная среда развития).Чаще всего он используется для решения веб-приложений и распределенных мобильных приложений. J #, C #, Visual Basic, Visual C ++ и т. Д. — вот некоторые из его примеров.

Fig. Net Logo

^{_{Источник: www.khanalsab.com.np}}

10. XML: XML (eXtensible Markup Language) — язык разработки веб-контента, который помогает управлять источниками ‘документы в нескольких различных форматах, таких как веб-страницы, файлы PDF, документы для печати и т. д.XML позволяет создавать пользователям свои собственные теги.

    Рис. XML
    _{^{Источник: www.domo.com}}
    
    

11. PROLOG: Используется для решения естественной логики и в полях системного программирования на основе знаний, PROLOG (PROLOG) LOGic) был разработан в 1972 году Аленом Кулмераурером и Филиппом Русселем во Франции.

    рис. PROLOG ^{Источник: www.betterworldbooks.co.uk}

12. PHP: PHP — это препроцессор гипертекста.Это очень популярный серверный сайт, на котором создаются сценарии языков в системе UNIX / Linux. Он также очень популярен для доступа к базам данных, таким как My SQL и Oracle, которые также могут поддерживаться сервером Windows с использованием программного обеспечения сторонних разработчиков 3 ^rd . Это программное обеспечение с открытым исходным кодом.

    рис. Логотип PHP _{^{Источник: slideplayer.com}}

13. SQL: SQL был разработан IBM в начале 1970-х годов. Расшифровывая язык структурированных запросов, это общий стандартный язык баз данных, который сейчас поддерживается почти всеми пакетами баз данных, такими как MS Access, Oracle, DB2, MS SQL Server и т. Д.

    Рис. Логотип SQL
    _{^{Источник: news.techgenie.com}}

14. ASP: В основном используется с MS Access или MS SQL, ASP (Active Server Page) является сервером сайт, который используется для языка сценариев для доступа к базе данных из веб-приложения. ASP может работать только внутри Microsoft Windows Server. ASP.net — его последняя версия.

    Рис. ASP.NET
    ^{_{Источник: plus.google.com}}

15. Python: Python — это язык программирования общего назначения высокого уровня, который поддерживает несколько парадигм программирования, включая объектно-ориентированные функции. Он был разработан в 1991 году Python Software Foundation, а его главным разработчиком был Гвидо Ван Россум. Это бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом.

    Рис. Логотип Python
    _{^{Источник: www.jotlab.com}}

PERL: PERL — один из 1 ^st языков сценариев в системе UNIX для веб-разработки.PERL (Practical Extraction and Reporting Language) — это язык сценариев с открытым исходным кодом, который можно найти на сервере на базе UNIX / Linux. PERL также поддерживается Windows Server.

(Koirala & Shrestha, 2015)

Fig. Perl Programming
_{^{Источник: www.itrentals.com}}

Библиография

Bhusal, R., Khanal, R., & Manandhar С. (2013). Computer Essentials I. Putalisadak, Kathmandu: Publication Asmita.

Коирала Х. и Шреста Р. К. (2015). Компьютерные науки I. Анамнагар, Катманду: публикация Будды.

Приключений на языке ассемблера: Полный курс

• Домашняя страница
• Категории
  • • Учебники .NET
    • Учебники 2d
    • Учебники 3D Max
    • Уроки 3D
    • Учебники 4D
    • Учебники Adobe Illustrator

    CC

    • Adobe After Effects
    • Adobe Affects Учебники
    • Adobe InDesign CC
    • Учебники Adobe Premiere
    • Учебники AdWords
    • Учебники по партнерскому маркетингу
    • Учебники AJAX
    • Android Studio
    • Учебники для Android
    • Angular.js Учебники
    • Учебники Arduino
    • Учебники ASO
    • ASP.NET

    Учебные пособия по языку ассемблера

    • Учебники AutoCAD
    • AWS
    • Учебники Bootcamp

    C ++

    • Учебные пособия
    • C ++
    • Учебные пособия

    Camtasia Учебники

    • Cisco Учебники
    • CISSP Учебники
    • CSS Учебники
    • CSS3 Уроки
    • Кибербезопасность Учебники
    • DevOps Учебники
    • Джанго Учебники
    • Drupal Учебники
    • Email маркетинг Учебники
    • Emberjs учебник
    • ES6 Учебники
    • Руководства по этичному взлому
    • Руководства по Excel
    • Express.js Tutorial
    • Facebook Marketing Tutorials
    • Firebase Tutorials
    • GIT Tutorials
    • GRUNT Js Tutorials
    • Hacking Tutorials
    • HTML 5 Tutorials
    • HTML Tutorials

    Microsoft Marketing

    • Учебники по японскому языку
    • Учебные пособия по Java
    • Учебные пособия по Javascript
    • JIRA
    • Учебники по Jquery
    • Учебник по Json
    • Учебное пособие по Kali Linux
    • Учебное пособие по Kotlin Learn English 908 Lara816
    • Учебник по Kotlin Learn English 908 Lara816 9080 Учебник по изучению английского
    • Учите французский
    • Учите немецкий язык
    • Учите Kubernetes
    • Учите испанский
    • Linux Server
    • Руководства по Linux
    • MeteorJS
    • Руководства по Microsoft Word
    • Mobile App Marketi ng Учебники
    • MongoDB
    • Учебники Mysql
    • Учебники по сети
    • Node.js Учебники
    • Учебники объектно-ориентированной ООП
    • Учебники Oracle
    • Уроки Photoshop
    • Учебники PHP
    • Pinterest Учебники по маркетингу
    • PSD в HTML
    • Учебники Python
    06 Rasp06 Rasp React Native
    • Ruby on Rails Tutorials
    • Sass & SCSS
    • SASS Tutorials
    • SCRUM
    • SEO
    • Shopify
    • Shopify Учебники
    • Учебники Sketch Media 908 Учебники по созданию социальных сетей
    • Учебники по созданию Sketch Media
    • Учебники Swift
    • Учебники по TypeScript
    • Учебники по Unity
    • Учебники по UX и UI
    • Программирование на VBA
    • Учебники по редактированию видео
    • Учебники по Vue JS
    • Учебники по рисованию акварелью
    • Учебники по рисованию акварелью 806 Руководства по WordPress
    • Руководства по Xcode
    • Руководства по маркетингу на YouTube
• Dmca Copyrights
• mix bitcoins
• Условия использования
• Политика конфиденциальности
• Свяжитесь с нами
• СКИДКА 100% КУПОНОВ
• Курсы 2020

• Дом
• Категории
  • • .Учебники NET
    • Учебники 2d
    • Уроки 3D Max
    • Уроки 3D
    • Учебники 4D
    • Adobe After Affects
    • Учебники Adobe Audition CC
    • Учебники Adobe Dreamweaver CC
    • Учебники Adobe Dreamweaver
    • Учебники Adobe Dreamweaver
    • Руководства AdWords
    • Руководства по партнерскому маркетингу
    • Руководства по AJAX
    • Android Studio
    • Руководства по Android
    • Angular.js Учебники
    • Учебники Arduino
    • Учебники ASO
    • ASP.NET

    Учебные пособия по языку ассемблера

    • Учебники AutoCAD
    • AWS
    • Учебники Bootcamp

    C ++

    • Учебные пособия
    • C ++
    • Учебные пособия

    Camtasia Учебники

    • Cisco Учебники
    • CISSP Учебники
    • CSS Учебники
    • CSS3 Уроки
    • Кибербезопасность Учебники
    • DevOps Учебники
    • Джанго Учебники
    • Drupal Учебники
    • Email маркетинг Учебники
    • Emberjs учебник
    • ES6 Учебники
    • Руководства по этичному взлому
    • Руководства по Excel
    • Express.js Tutorial
    • Facebook Marketing Tutorials
    • Firebase Tutorials
    • GIT Tutorials
    • GRUNT Js Tutorials
    • Hacking Tutorials
    • HTML 5 Tutorials
    • HTML Tutorials

    Microsoft Marketing

    • Учебники по японскому языку
    • Учебные пособия по Java
    • Учебные пособия по Javascript
    • JIRA
    • Учебники по Jquery
    • Учебник по Json
    • Учебное пособие по Kali Linux
    • Учебное пособие по Kotlin Learn English 908 Lara816
    • Учебник по Kotlin Learn English 908 Lara816 9080 Учебник по изучению английского
    • Учите французский
    • Учите немецкий язык
    • Учите Kubernetes
    • Учите испанский
    • Linux Server
    • Руководства по Linux
    • MeteorJS
    • Руководства по Microsoft Word
    • Mobile App Marketi ng Учебники
    • MongoDB
    • Учебники Mysql
    • Учебники по сети
    • Node.js Учебники
    • Учебники объектно-ориентированной ООП
    • Учебники Oracle
    • Уроки Photoshop
    • Учебники PHP
    • Pinterest Учебники по маркетингу
    • PSD в HTML
    • Учебники Python
    06 Rasp06 Rasp React Native
    • Ruby on Rails Tutorials
    • Sass & SCSS
    • SASS Tutorials
    • SCRUM
    • SEO
    • Shopify
    • Shopify Учебники
    • Учебники Sketch Media 908 Учебники по созданию социальных сетей
    • Учебники по созданию Sketch Media
    • Учебники Swift
    • Учебники по TypeScript
    • Учебники по Unity
    • Учебники по UX и UI
    • Программирование на VBA
    • Учебники по редактированию видео
    • Учебники по Vue JS
    • Учебники по рисованию акварелью
    • Учебники по рисованию акварелью 806 Руководства по WordPress
    • Руководства по Xcode
    • Руководства по маркетингу на YouTube
• Dmca Авторские права
• Mix bitcoins
• Условия использования
• Политика конфиденциальности
• Свяжитесь с нами
• СКИДКА 100% КУПОНОВ
• Курсы 2020

• Подробнее

  Все курсы • Учебники по языку ассемблера

  12 октября 2019 г.

  3972 просмотров

  Язык ассемблера

  Информацию о несогласованном использовании терминов ассемблер и ассемблер см. В разделе терминологии ниже.

  Язык ассемблера Motorola MC6800

  Ассемблер — это язык программирования низкого уровня для компьютеров, микропроцессоров, микроконтроллеров и других программируемых устройств. Он реализует символическое представление машинных кодов и других констант, необходимых для программирования данной архитектуры ЦП. Это представление обычно определяется производителем оборудования и основано на мнемонике, которая символизирует этапы обработки (инструкции), регистры процессора, ячейки памяти и другие языковые особенности.Таким образом, язык ассемблера специфичен для определенной физической (или виртуальной) компьютерной архитектуры. Это контрастирует с большинством языков программирования высокого уровня, которые в идеале являются переносимыми.

  Служебная программа, называемая ассемблером , используется для перевода операторов языка ассемблера в машинный код целевого компьютера. Ассемблер выполняет более или менее изоморфный перевод (отображение один-к-одному) из мнемонических операторов в машинные инструкции и данные. Это контрастирует с языками высокого уровня, в которых один оператор обычно приводит к множеству машинных инструкций.

  Многие продвинутые ассемблеры предлагают дополнительные механизмы для облегчения разработки программ, управления процессом сборки и помощи при отладке. В частности, большинство современных ассемблеров включают макро-средства (описанные ниже) и называются макросборщиками .

  Ключевые концепции

  Зачем нужен ассемблер?

  Простой ассемблер преобразует каждый оператор ассемблера в соответствующий оператор машинного языка, поэтому на первый взгляд кажется незначительным удобством, заменяя непонятные машинные инструкции легко запоминающимися именами.Однако рассмотрим программу на машинном языке, загруженную в память из ячейки 0, которая имеет инструкцию, эквивалентную машинному коду перехода к инструкции 25, или переход вперед, пропуская 5 инструкций , за которыми следуют другие инструкции. Если он написан на ассемблере, собран и загружен, он будет генерировать точно такой же код, хотя он будет иметь удобную мнемонику и использовать символические метки, а не абсолютные местоположения, как в jumpto label4 , вместо чего-то вроде шестнадцатеричного числа A13528CD , машинный код для инструкции.Однако, если программа модифицируется таким образом, что меняет количество инструкций, пункт назначения перехода может больше не находиться в месте на 25 или 5 инструкций впереди, что означает, что вся программа на машинном языке должна изменяться каждый раз, когда происходит такое изменение. сделал; для исправления всех пунктов назначения перехода. Если символы использовались на языке ассемблера для обозначения пункта назначения перехода, программисту нужно работать только с измененными частями, не обращая внимания ни на что другое; ассемблер соберет измененную программу со всеми прыжками и так далее, настроенными так, чтобы оставаться правильными.Точно так же, если доступность памяти требует, чтобы программа загружалась, начиная с адреса 123, а не с 0, ассемблер настроит все ссылки в соответствии с требованиями. У ассемблера гораздо больше таких преимуществ перед машинным языком.

  Ассемблер

  Сравнить с: Microassembler.

  Обычно современный ассемблер создает объектный код, переводя мнемонику инструкций сборки в коды операций и разрешая символические имена для ячеек памяти и других объектов. ^[1] Использование символьных ссылок — ключевая особенность ассемблеров, позволяющая избежать утомительных вычислений и обновлений адресов вручную после модификации программы. Большинство ассемблеров также включают макросы для выполнения текстовой подстановки — например, для генерации общих коротких последовательностей инструкций как встроенных вместо , называемых подпрограммами .

  Ассемблеры, как правило, проще писать, чем компиляторы для языков высокого уровня, ^{[ требуется ссылка ]} и доступны с 1950-х годов.Современные ассемблеры, особенно для архитектур RISC, таких как SPARC или POWER, а также x86 и x86-64, оптимизируют планирование выполнения инструкций для более эффективного использования конвейера процессора. ^{[ необходима ссылка ]}

  Количество проходов

  Существует два типа ассемблеров в зависимости от того, сколько проходов через исходный код необходимо для создания исполняемой программы.

  • Однопроходные ассемблеры обрабатывают исходный код один раз. Любой символ, использованный до его определения, потребует «исправлений» в конце объектного кода (или, по крайней мере, не ранее точки, где символ определен), сообщающих компоновщику или загрузчику «вернуться» и перезаписать заполнитель, который был оставлен там, где использовался еще не определенный символ.
  • Двухпроходные ассемблеры создают таблицу со всеми символами и их значениями на первом проходе, а затем используют таблицу на втором проходе для генерации кода.
  • В обоих случаях ассемблер должен уметь определять размер каждой инструкции на первом или единственном проходе, чтобы вычислить адреса символов. Это означает, что если размер операции, относящейся к операнду, определенному позже, зависит от типа или расстояния до операнда, ассемблер сделает пессимистическую оценку при первом столкновении с операцией и, при необходимости, дополнит ее одним или несколькими «no- операции «инструкции во втором проходе или исправления.

  Первоначальной причиной использования однопроходных сборщиков была скорость сборки; однако современные компьютеры выполняют двухпроходную сборку без недопустимой задержки. Преимущество двухпроходного ассемблера заключается в том, что отсутствие необходимости в исправлении ошибок делает компоновщик (или загрузчик, если ассемблер напрямую создает исполняемый код) проще и быстрее. ^[2]

  Монтажники высокого уровня

  Более сложные ассемблеры высокого уровня предоставляют языковые абстракции, такие как:

  • Расширенные управляющие структуры
  • Объявления и вызовы процедур / функций высокого уровня
  • Высокоуровневые абстрактные типы данных, включая структуры / записи, объединения, классы и наборы
  • Сложная обработка макросов (хотя доступна на обычных ассемблерах с конца 1950-х для IBM 700 серии и с 1960-х для IBM / 360, среди других машин)
  • Функции объектно-ориентированного программирования, такие как классы, объекты, абстракция, полиморфизм и наследование ^[3]

  Дополнительные сведения см. В разделе «Языковой дизайн» ниже.

  Использование термина

  Обратите внимание, что в обычном профессиональном использовании термин ассемблер используется для обозначения как языка ассемблера, так и программного обеспечения, которое собирает программу на языке ассемблера. Таким образом: «CP / CMS был написан на ассемблере S / 360», а также «ASM-H был широко используемым ассемблером S / 370». ^{[ необходима ссылка ]}

  Ассемблер

  Программа, написанная на языке ассемблера, состоит из серии (мнемонических) инструкций процессора и мета-операторов (известных также как директивы, псевдо-инструкции и псевдооперации), комментариев и данных.Инструкции на языке ассемблера обычно состоят из мнемоники кода операции, за которой следует список данных, аргументов или параметров, разделенных запятыми. ^[4] Ассемблер переводит их в поток исполняемых инструкций, которые могут быть загружены в память и выполнены. Ассемблеры также могут использоваться для создания блоков данных из отформатированного и прокомментированного исходного кода, которые будут использоваться другим кодом.

  Возьмем, к примеру, инструкцию, которая сообщает процессору x86 / IA-32 немедленно переместить 8-битное значение в регистр.Двоичный код этой инструкции — 10110, за которым следует 3-битный идентификатор регистра, который следует использовать. Идентификатор регистра AL — 000, поэтому следующий машинный код загружает регистр AL данными 01100001. ^[5]

  10110000 01100001
   

  Этот двоичный компьютерный код можно сделать более удобочитаемым, выразив его в шестнадцатеричном виде следующим образом

  B0 61
   

  Здесь B0 означает «Переместить копию следующего значения в AL» , а 61 — шестнадцатеричное представление значения 01100001, которое равно 97 в десятичной системе.Язык ассемблера Intel предоставляет мнемонический MOV (сокращение от move ) для таких инструкций, поэтому приведенный выше машинный код можно записать на языке ассемблера следующим образом, с пояснительным комментарием, если требуется, после точки с запятой. Это намного легче читать и запоминать.

  MOV AL, 61ч; Загрузить AL с 97 десятичным (61 шестнадцатеричным)
   

  Когда-то многие мнемоники языка ассемблера представляли собой трехбуквенные сокращения, такие как JMP для jump , INC для приращения и т. Д.Современные процессоры имеют гораздо больший набор инструкций, и многие мнемоники стали длиннее, например FPATAN для « частичный арктангенс с плавающей запятой » и BOUND для « проверить индекс массива на соответствие границам ».

  Тот же мнемонический MOV относится к семейству связанных кодов операций, связанных с загрузкой, копированием и перемещением данных, будь то непосредственные значения, значения в регистрах или ячейки памяти, на которые указывают значения в регистрах. Код операции 10110000 ( B0 ) копирует 8-битное значение в регистр AL , а 10110001 ( B1 ) перемещает его в CL , а 10110010 ( B2 ) делает то же самое в DL .Примеры для них на языке ассемблера приведены ниже. ^[5]

  MOV AL, 1ч; Загрузить AL с немедленным значением 1
  MOV CL, 2ч; Загрузить CL немедленным значением 2
  MOV DL, 3ч; Загрузить DL немедленным значением 3
   

  Синтаксис MOV также может быть более сложным, как показывают следующие примеры. ^[6]

  MOV EAX, [EBX]; Переместите 4 байта памяти по адресу, содержащемуся в EBX, в EAX
  MOV [ESI + EAX], CL; Переместить содержимое CL в байт по адресу ESI + EAX
   

  В каждом случае мнемоника MOV транслируется ассемблером непосредственно в код операции в диапазонах 88-8E, A0-A3, B0-B8, C6 или C7, и программисту не нужно знать или запоминать какой. ^[5]

  Преобразование языка ассемблера в машинный код — это работа ассемблера, а обратное, по крайней мере частично, может быть достигнуто с помощью дизассемблера. В отличие от языков высокого уровня, между простыми операторами ассемблера и инструкциями машинного языка обычно существует взаимно однозначное соответствие. Однако в некоторых случаях ассемблер может предоставить псевдоинструкций (по сути, макросы), которые расширяются до нескольких команд машинного языка для обеспечения обычно необходимых функций.Например, для машины, в которой отсутствует команда «переходить, если больше или равно», ассемблер может предоставить псевдоинструкцию, которая расширяется до «установить, если меньше, чем» и «перейти, если будет ноль (по результату установки инструкции)» . Большинство полнофункциональных ассемблеров также предоставляют богатый макроязык (обсуждается ниже), который используется поставщиками и программистами для генерации более сложного кода и последовательностей данных.

  Каждая архитектура компьютера и архитектура процессора обычно имеют собственный машинный язык.На этом уровне каждая инструкция достаточно проста для выполнения с использованием относительно небольшого количества электронных схем. Компьютеры различаются количеством и типом поддерживаемых ими операций. Например, машина с 64-битной длиной слова будет иметь схему, отличную от 32-битной машины. Они также могут иметь разные размеры и количество регистров, а также разные представления типов данных в хранилище. Хотя большинство компьютеров общего назначения могут выполнять в основном одни и те же функции, способы их выполнения различаются; соответствующие языки ассемблера могут отражать эти различия.

  Для одного набора инструкций может существовать несколько наборов мнемоник или синтаксиса языка ассемблера, как правило, экземпляры которых создаются в разных программах на ассемблере. В этих случаях наиболее популярным обычно является тот, который поставляется производителем и используется в его документации.

  Языковой дизайн

  Основные элементы

  Существует большая степень разнообразия в том, как авторы ассемблеров категоризируют утверждения, и в используемой ими номенклатуре. В частности, некоторые описывают что-либо, кроме машинной мнемоники или расширенной мнемоники, как псевдооперацию (псевдооперацию).Типичный язык ассемблера состоит из 3 типов инструкций, которые используются для определения программных операций:

  • Мнемоника кода операции
  • Разделы данных
  • Директивы по сборке

  Мнемоника кода операции и расширенная мнемоника

  Инструкции (инструкции) на языке ассемблера, как правило, очень просты, в отличие от инструкций на языке высокого уровня. Как правило, мнемоника — это символическое имя для одной исполняемой инструкции на машинном языке (код операции), и для каждой инструкции на машинном языке определена по крайней мере одна мнемоника кода операции.Каждая инструкция обычно состоит из операции , кода операции или , плюс ноль или более операндов . Большинство инструкций относятся к одному значению или паре значений. Операнды могут быть немедленными (обычно однобайтовыми значениями, закодированными в самой инструкции), регистрами, указанными в инструкции, подразумеваемыми или адресами данных, расположенными в другом месте в хранилище. Это определяется базовой архитектурой процессора: ассемблер просто отражает, как эта архитектура работает. Расширенная мнемоника часто используется для указания комбинации кода операции с конкретным операндом, например, ассемблеры System / 360 используют B в качестве расширенной мнемоники для BC с маской 15 и NOP для до нашей эры. с маской 0.

  Расширенная мнемоника часто используется для поддержки специального использования инструкций, часто для целей, не очевидных из названия инструкции. Например, многие процессоры не имеют явной инструкции NOP, но имеют инструкции, которые можно использовать для этой цели.В процессорах 8086 инструкция xchg ax, ax используется для nop , при этом nop является псевдо-кодом операции для кодирования инструкции xchg ax, ax . Некоторые дизассемблеры распознают это и декодируют инструкцию xchg ax, ax как nop . Точно так же ассемблеры IBM для System / 360 и System / 370 используют расширенную мнемонику NOP и NOPR для BC и BCR с нулевыми масками.

  Некоторые ассемблеры также поддерживают простые встроенные макрокоманды, которые генерируют две или более машинных инструкции.Например, с некоторыми ассемблерами Z80 команда ld hl, bc распознается для генерации ld l, c , за которой следует ld h, b . ^[7] Иногда их называют псевдоопкодами .

  Разделы данных

  Существуют инструкции, используемые для определения элементов данных для хранения данных и переменных. Они определяют тип данных, длину и выравнивание данных. Эти инструкции также могут определять, будут ли данные доступны для внешних программ (программ, собранных отдельно) или только для программы, в которой определен раздел данных.Некоторые ассемблеры классифицируют их как псевдооперации.

  Директивы по монтажу

  Директивы ассемблера, также называемые псевдо-кодами операций, псевдооперациями или псевдооперациями, представляют собой инструкции, которые выполняются ассемблером во время сборки, а не процессором во время выполнения. Они могут сделать сборку программы зависимой от параметров, вводимых программистом, так что одна программа может быть собрана разными способами, возможно, для разных приложений. Их также можно использовать для управления представлением программы, чтобы ее было легче читать и поддерживать.

  (Например, директивы могут использоваться для резервирования областей памяти и, необязательно, их начального содержимого.) Имена директив часто начинаются с точки, чтобы отличать их от машинных инструкций.

  Символьные ассемблеры позволяют программистам связывать произвольные имена ( метки, или символа ) с ячейками памяти. Обычно каждой константе и переменной присваивается имя, чтобы инструкции могли ссылаться на эти местоположения по имени, тем самым продвигая самодокументированный код.В исполняемом коде имя каждой подпрограммы связано с ее точкой входа, поэтому любые вызовы подпрограммы могут использовать ее имя. Внутри подпрограмм адресатам GOTO присваиваются метки. Некоторые ассемблеры поддерживают локальных символа , которые лексически отличаются от обычных символов (например, использование «10 $» в качестве пункта назначения GOTO).

  Некоторые ^{[ какие? ] Ассемблеры} обеспечивают гибкое управление символами, позволяя программистам управлять различными пространствами имен, автоматически вычислять смещения в структурах данных и назначать метки, которые относятся к буквальным значениям или результатам простых вычислений, выполненных ассемблером.Метки также могут использоваться для инициализации констант и переменных с перемещаемыми адресами.

  Языки ассемблера, как и большинство других компьютерных языков, позволяют добавлять комментарии к исходному коду ассемблера, игнорируемые ассемблером. Хорошее использование комментариев даже более важно для ассемблерного кода, чем для языков более высокого уровня, поскольку смысл и цель последовательности инструкций труднее расшифровать из самого кода.

  Разумное использование этих возможностей может значительно упростить проблемы кодирования и поддержки низкоуровневого кода. Необработанный исходный код сборки , сгенерированный компиляторами или дизассемблерами — код без каких-либо комментариев, значимых символов или определений данных — довольно трудно читать, когда необходимо внести изменения.

  Макросы

  Многие ассемблеры поддерживают предопределенных макросов , а другие поддерживают определяемых программистом (и многократно повторно определяемых) макросов, включающих последовательности текстовых строк, в которые встроены переменные и константы. Эта последовательность текстовых строк может включать коды операций или директивы.После определения макроса его имя может использоваться вместо мнемоники. Когда ассемблер обрабатывает такой оператор, он заменяет его текстовыми строками, связанными с этим макросом, а затем обрабатывает их, как если бы они существовали в файле исходного кода (включая, в некоторых ассемблерах, раскрытие любых макросов, существующих в тексте замены) .

  Поскольку макросы могут иметь «короткие» имена, но расширяться до нескольких или даже многих строк кода, их можно использовать для того, чтобы программы на языке ассемблера казались намного короче, требуя меньшего количества строк исходного кода, как в языках более высокого уровня.Их также можно использовать для добавления более высоких уровней структуры к программам сборки, опционально для введения встроенного кода отладки с помощью параметров и других аналогичных функций.

  Многие ассемблеры имеют встроенные (или предопределенные ) макросы для системных вызовов и других специальных кодовых последовательностей, таких как генерация и хранение данных, реализованных с помощью расширенных побитовых и логических операций, используемых в играх, безопасности программного обеспечения, управлении данными и криптографии. .

  Макроассемблеры часто позволяют макросам принимать параметры.Некоторые ассемблеры включают в себя довольно сложные макроязыки, включающие такие элементы языка высокого уровня, как необязательные параметры, символьные переменные, условные выражения, манипуляции со строками и арифметические операции, которые можно использовать во время выполнения данного макроса и позволяющие макросам сохранять контекст или обмениваться информацией. . Таким образом, макрос может генерировать большое количество инструкций на языке ассемблера или определений данных на основе аргументов макроса. Это может быть использовано, например, для генерации структур данных в стиле записи или «развернутых» циклов, или может генерировать целые алгоритмы на основе сложных параметров.Организация, использующая язык ассемблера, который был сильно расширен с помощью такого набора макросов, может считаться работающей на языке более высокого уровня, поскольку такие программисты не работают с концептуальными элементами нижнего уровня компьютера.

  Макросы

  использовались для настройки крупномасштабных программных систем для конкретных клиентов в эпоху мэйнфреймов, а также использовались персоналом клиентов для удовлетворения потребностей своих работодателей путем создания конкретных версий операционных систем производителя.Это было сделано, например, системными программистами, работающими с IBM Conversational Monitor System / Virtual Machine (CMS / VM) и с надстройками IBM для «обработки транзакций в реальном времени», CICS, Customer Information Control System и ACP / TPF, Авиакомпания / финансовая система, начавшаяся в 1970-х годах и до сих пор использующая многие крупные компьютерные системы бронирования (CRS) и системы кредитных карт.

  Также было возможно использовать исключительно возможности обработки макросов ассемблера для генерации кода, написанного на совершенно разных языках, например, для генерации версии программы на COBOL с использованием программы чистого макроса ассемблера, содержащей строки кода COBOL во время сборки. операторы, указывающие ассемблеру генерировать произвольный код.

  Это произошло потому, что, как было реализовано в 1960-х годах, концепция «обработки макросов» не зависит от концепции «сборки», первая из которых в современных терминах представляет собой больше текстовую обработку, обработку текста, чем создание объектного кода. Концепция обработки макросов появилась и появляется в языке программирования C, который поддерживает «инструкции препроцессора» для установки переменных и выполнения условных тестов на их значениях. Обратите внимание, что в отличие от некоторых предыдущих макропроцессоров внутри ассемблеров, препроцессор C не был завершенным по Тьюрингу, потому что ему не хватало возможности либо зацикливаться, либо «переходить к», что позволяет программам зацикливаться.

  Несмотря на мощь обработки макросов, он вышел из употребления во многих языках высокого уровня (основными исключениями являются C / C ++ и PL / I), но оставался неизменным для ассемблеров.

  Подстановка параметров макроса строго по имени: во время обработки макроса значение параметра заменяется текстом на его имя. Самым известным классом возникающих ошибок было использование параметра, который сам был выражением, а не простым именем, когда писатель макроса ожидал имя. В макросе: foo: macro a load a * b намерение состояло в том, что вызывающий объект должен предоставить имя переменной, а «глобальная» переменная или константа b будет использоваться для умножения «a».Если foo вызывается с параметром a-c, происходит расширение макроса load a-c * b. Чтобы избежать любой возможной двусмысленности, пользователи макропроцессоров могут заключать в скобки формальные параметры внутри определений макросов, или вызывающие программы могут заключать в скобки входные параметры. ^[8]

  PL / I и C / C ++ содержат макросы, но это средство может только управлять текстом. С другой стороны, гомоиконные языки, такие как Lisp, Prolog и Forth, сохраняют силу макросов языка ассемблера, поскольку они могут манипулировать своим собственным кодом как данными.

  Поддержка структурного программирования

  Некоторые ассемблеры включают элементы структурированного программирования для кодирования потока выполнения. Самый ранний пример этого подхода был в наборе макросов Concept-14, первоначально предложенном доктором Х.Д. Миллса (март 1970 г.) и реализован Марвином Кесслером из подразделения IBM Federal Systems Division, который расширил макроассемблер S / 360 с помощью IF / ELSE / ENDIF и аналогичных блоков потока управления. ^[9] Это был способ уменьшить или исключить использование операций GOTO в коде ассемблера, что является одним из основных факторов, вызывающих спагетти-код в ассемблере.Этот подход был широко принят в начале 80-х (последние дни широкомасштабного использования языка ассемблера).

  Любопытным проектом был A-natural, «ориентированный на поток» ассемблер для процессоров 8080 / Z80 ^{[ цитата требуется ]} от Whitesmiths Ltd. (разработчики Unix-подобной операционной системы Idris, и то, что, как сообщается, первый коммерческий компилятор C). Язык был классифицирован как ассемблер, потому что он работал с необработанными машинными элементами, такими как коды операций, регистры и ссылки на память; но он включил синтаксис выражения, чтобы указать порядок выполнения.Скобки и другие специальные символы, наряду с конструкциями блочно-ориентированного структурного программирования, управляют последовательностью генерируемых инструкций. A-natural был создан как объектный язык компилятора C, а не для ручного кодирования, но его логический синтаксис завоевал некоторых поклонников.

  После упадка крупномасштабной разработки языков ассемблера очевидного спроса на более сложные ассемблеры не было. ^[10] Несмотря на это, они все еще разрабатываются и применяются в случаях, когда ограничения ресурсов или особенности в архитектуре целевой системы препятствуют эффективному использованию языков более высокого уровня. ^[11]

  Использование ассемблера

  Историческая перспектива

  Ассемблерные языки были впервые разработаны в 1950-х годах, когда их называли языками программирования второго поколения. Натаниэль Рочестер написал первый ассемблер для IBM 701.

  Например, SOAP (Symbolic Optimal Assembly Program) был ассемблером 1957 года для компьютера IBM 650. Языки ассемблера устранили большую часть подверженного ошибкам и трудоемкого программирования первого поколения, необходимого для самых ранних компьютеров, освобождая программистов от утомительной работы, такой как запоминание числовых кодов и вычисление адресов.Когда-то они широко использовались для всех видов программирования. Однако к 1980-м годам (1990-е годы на микрокомпьютерах) их использование было в значительной степени вытеснено языками высокого уровня ^{[ цитата требуется ]} в поисках повышения производительности программирования. Сегодня, хотя ассемблер почти всегда обрабатывается и генерируется компиляторами, он по-прежнему используется для прямого управления оборудованием, доступа к специализированным инструкциям процессора или для решения критических проблем производительности. Обычно используются драйверы устройств, встраиваемые системы низкого уровня и системы реального времени.

  Исторически сложилось так, что большое количество программ было написано полностью на языке ассемблера. Операционные системы были написаны почти исключительно на ассемблере до широкого распространения C в 1970-х и начале 1980-х годов. Многие коммерческие приложения также были написаны на языке ассемблера, включая большое количество программного обеспечения для мэйнфреймов IBM, написанного крупными корпорациями. COBOL и FORTRAN в конечном итоге вытеснили большую часть этой работы, хотя ряд крупных организаций сохраняли инфраструктуры приложений на ассемблере вплоть до 90-х годов.

  Большинство ранних микрокомпьютеров полагались на кодируемый вручную ассемблер, включая большинство операционных систем и больших приложений. Это было связано с тем, что эти системы имели жесткие ограничения ресурсов, требовали особой архитектуры памяти и дисплеев, а также предоставляли ограниченные системные службы с ошибками. Возможно, более важным было отсутствие первоклассных компиляторов языков высокого уровня, подходящих для использования на микрокомпьютерах. Психологический фактор, возможно, также сыграл свою роль: первое поколение программистов микрокомпьютеров сохраняло увлеченность, «проволоку и плоскогубцы».

  В более коммерческом контексте основными причинами использования языка ассемблера были минимальный раздут (размер), минимальные накладные расходы, большая скорость и надежность.

  Типичными примерами крупных программ на языке ассемблера того времени являются операционные системы IBM PC DOS и ранние приложения, такие как программа электронных таблиц Lotus 1-2-3. Даже в 1990-е годы большинство консольных видеоигр было написано на ассемблере, в том числе большинство игр для Mega Drive / Genesis и Super Nintendo Entertainment System ^{[ цитата требуется ]} .По мнению некоторых инсайдеров отрасли, язык ассемблера был лучшим компьютерным языком для использования с максимальной производительностью Sega Saturn, консоли, для которой, как известно, было сложно разрабатывать и программировать игры. ^[12] Популярная аркадная игра NBA Jam (1993) — еще один пример. Ассемблер долгое время был основным языком разработки для многих популярных домашних компьютеров 1980-х и 1990-х годов (таких как Sinclair ZX Spectrum, Commodore 64, Commodore Amiga и Atari ST).В значительной степени это было связано с тем, что диалекты BASIC в этих системах предлагали недостаточную скорость выполнения, а также недостаточные возможности для использования всех преимуществ доступного оборудования в этих системах. Некоторые системы, в первую очередь Amiga, даже имеют IDE с высокоразвитыми средствами отладки и макросами, такими как бесплатный ассемблер ASM-One, сравнимый с средствами Microsoft Visual Studio (ASM-One предшествует Microsoft Visual Studio).

  Ассемблер для VIC-20 был написан Доном Френчем и опубликован French Silk .Его длина составляет 1639 байт, и автор считает, что это самый маленький из когда-либо написанных символических ассемблеров. Ассемблер поддерживает обычную символьную адресацию и определение символьных или шестнадцатеричных строк. Это также позволило использовать адресные выражения, которые можно было комбинировать с операторами сложения, вычитания, умножения, деления, логического И, логического ИЛИ и возведения в степень. ^[13]

  Текущее использование

  Всегда велись споры о полезности и производительности языка ассемблера по сравнению с языками высокого уровня.У ассемблера есть особые ниши, где он важен; увидеть ниже. Но в целом современные оптимизирующие компиляторы заявлены ^{[ цитирования ]} для преобразования языков высокого уровня в код, который может работать так же быстро, как рукописная сборка, несмотря на контрпримеры, которые можно найти. ^{[14] [15] [16]} Сложность современных процессоров и подсистемы памяти делает эффективную оптимизацию все более сложной задачей для компиляторов, а также программистов на ассемблере. ^{[17] [18]} Более того, и, к ужасу любителей эффективности, увеличение производительности процессоров привело к тому, что большинство процессоров большую часть времени простаивают, ^{[ цитата необходима ]} с задержками, вызванными предсказуемыми узкими местами, такими как как операции ввода-вывода и подкачки. Это сделало скорость выполнения исходного кода не проблемой для многих программистов.

  Есть несколько ситуаций, в которых практикующие могут выбрать язык ассемблера, например, когда:

  • требуется автономный двоичный исполняемый файл компактного размера, т.е.е. тот, который должен выполняться без обращения к компонентам времени выполнения или библиотекам, связанным с языком высокого уровня; это, пожалуй, самая частая ситуация. Это встроенные однозадачные программы, использующие относительно небольшой объем памяти. Примеры включают прошивки для телефонов, автомобильных топливных систем и систем зажигания, систем управления кондиционированием воздуха, систем безопасности и датчиков.
    • , в частности, система с жесткими ограничениями ресурсов (например, встроенная система) должна быть закодирована вручную, чтобы максимально использовать ограниченные ресурсы; но это становится все реже по мере снижения цены процессора и повышения производительности.
  • напрямую взаимодействует с оборудованием, например, с драйверами устройств и обработчиками прерываний.
  • , использующие специфичные для процессора инструкции, не реализованные в компиляторе. Типичный пример — это команда побитового вращения, лежащая в основе многих алгоритмов шифрования.
  • создание векторизованных функций для программ на языках более высокого уровня, таких как C. На языке более высокого уровня этому иногда помогают встроенные функции компилятора, которые отображаются непосредственно на мнемонику SIMD, но, тем не менее, приводят к преобразованию сборки один-к-одному, специфичному для данный векторный процессор.
  • требуется крайняя оптимизация, например, во внутреннем цикле в алгоритме, интенсивно использующем процессор. Игровые программисты используют возможности аппаратного обеспечения систем, позволяя играм работать быстрее. Также большие научные симуляции требуют сильно оптимизированных алгоритмов, например линейная алгебра с BLAS ^{[14] [19]} или дискретное косинусное преобразование (например, версия сборки SIMD из x264 ^[20] )
  • не существует языка высокого уровня, например, для нового или специализированного процессора.
  • программам требуется точное время, например
    • программ реального времени, которым требуется точное время и ответы, например, симуляторы, системы навигации и медицинское оборудование. Например, в проводной системе телеметрия должна интерпретироваться и действовать в рамках строгих временных ограничений. Такие системы должны устранять источники непредсказуемых задержек, которые могут быть созданы (некоторыми) интерпретируемыми языками, автоматической сборкой мусора, операциями подкачки или упреждающей многозадачностью.Однако некоторые языки более высокого уровня включают в себя компоненты времени выполнения и интерфейсы операционной системы, которые могут вызывать такие задержки. Выбор ассемблера или языков нижнего уровня для таких систем дает программистам большую наглядность и контроль над деталями обработки.
    • криптографических алгоритмов, которые всегда должны выполняться строго в одно и то же время, предотвращая атаки по времени.
  • требуется полный контроль над окружающей средой в ситуациях с чрезвычайно высокой степенью безопасности, когда ничего нельзя принимать как должное.
  • пишет компьютерные вирусы, загрузчики, определенные драйверы устройств или другие элементы, очень близкие к оборудованию или операционной системе нижнего уровня.
  • написание симуляторов набора инструкций для мониторинга, отслеживания и отладки, где дополнительные накладные расходы сведены к минимуму
  • обратное проектирование и изменение программных файлов, таких как
    • существующих двоичных файлов, которые могут быть или не быть изначально написаны на языке высокого уровня, например, при попытке воссоздать программы, исходный код которых недоступен или был утерян, или при взломе защиты от копирования проприетарного программного обеспечения.
    • видеоигр (также называемых взломом ПЗУ), что возможно несколькими способами. Наиболее широко используется изменение программного кода на уровне языка ассемблера.
  • пишет самомодифицирующийся код, которому хорошо подходит язык ассемблера.
  • написание игр и другое программное обеспечение для построения графиков калькуляторов. ^[21]
  • пишущий компилятор, генерирующий ассемблерный код; программисты должны быть опытными программистами на ассемблере, чтобы сгенерировать правильный ассемблерный код.

  Ассемблер по-прежнему преподается в большинстве программ по информатике и электронной инженерии. Хотя сегодня немногие программисты регулярно работают с языком ассемблера в качестве инструмента, основные концепции остаются очень важными. Такие фундаментальные темы, как двоичная арифметика, выделение памяти, обработка стека, кодирование набора символов, обработка прерываний и дизайн компилятора, было бы трудно изучать подробно, не имея представления о том, как компьютер работает на аппаратном уровне. Поскольку поведение компьютера в основном определяется его набором инструкций, логическим способом изучения таких концепций является изучение языка ассемблера.Большинство современных компьютеров имеют аналогичные наборы команд. Следовательно, изучения единственного языка ассемблера достаточно, чтобы усвоить: I) основные понятия; II) распознавать ситуации, когда использование ассемблера может быть уместным; и III) чтобы увидеть, как эффективный исполняемый код может быть создан из языков высокого уровня. ^[22] Это аналогично тому, как детям необходимо изучить основные арифметические операции (например, деление в столбик), хотя калькуляторы широко используются для всех, кроме самых тривиальных вычислений.

  Типовые области применения

  Жестко запрограммированный язык ассемблера обычно используется в загрузочном ПЗУ системы (BIOS в IBM-совместимых системах ПК). Этот низкоуровневый код используется, среди прочего, для инициализации и тестирования системного оборудования перед загрузкой ОС и сохраняется в ПЗУ. После определенного уровня инициализации оборудования выполнение переходит к другому коду, обычно написанному на языках более высокого уровня; но код, запускаемый сразу после включения питания, обычно написан на языке ассемблера.То же самое и с большинством загрузчиков.

  Многие компиляторы преобразуют языки высокого уровня в сборку перед полной компиляцией, что позволяет просматривать код сборки для целей отладки и оптимизации. Относительно низкоуровневые языки, такие как C, часто предоставляют специальный синтаксис для встраивания языка ассемблера непосредственно в исходный код. Программы, использующие такие средства, как ядро ​​Linux, могут затем создавать абстракции с использованием разных языков ассемблера на каждой аппаратной платформе. Затем переносимый код системы может использовать эти зависящие от процессора компоненты через единый интерфейс.

  Язык ассемблера также полезен для обратного проектирования, поскольку многие программы распространяются только в форме машинного кода, а машинный код обычно легко перевести на язык ассемблера и внимательно изучить в этой форме, но очень сложно перевести на язык более высокого уровня. . Такие инструменты, как Interactive Disassembler, широко используют разборку для этой цели.

  Одна из ниш, использующих язык ассемблера, — это демосцена. Некоторые соревнования требуют, чтобы участники ограничивали свои творения очень маленькими размерами (например,грамм. 256 Б, 1 КБ, 4 КБ или 64 КБ), а язык ассемблера является предпочтительным языком для достижения этой цели. ^[23] Когда ресурсы, особенно системы с ограниченными процессорами, такие как ранние модели Amiga и Commodore 64, вызывают беспокойство, кодирование на ассемблере является обязательным. Оптимизированный ассемблерный код пишется «вручную», и программисты вручную упорядочивают инструкции в попытке минимизировать количество используемых циклов ЦП. Ограничения ЦП настолько велики, что на счету каждый цикл ЦП. Однако использование таких методов позволило таким системам, как Commodore 64, создавать трехмерную графику в реальном времени с расширенными эффектами, что может считаться маловероятным или даже невозможным для системы с 1.Процессор 02MHz. ^{[ необходима ссылка ]}

  Связанная терминология

  • Язык ассемблера или Язык ассемблера обычно называют ассемблером , ассемблером , ASM или символическим машинным кодом . Поколение программистов мэйнфреймов IBM назвало его ALC для кода языка ассемблера или BAL ^[24] для базового языка ассемблера .

  Примечание. Вызов языка ассемблера , конечно, может сбивать с толку и неоднозначно, поскольку это также имя служебной программы, которая переводит операторы языка ассемблера в машинный код. Некоторые могут посчитать это неточностью или ошибкой. Однако это использование было обычным среди профессионалов и в литературе на протяжении десятилетий. ^[25] Точно так же некоторые ранние компьютеры называли свой ассемблер своей программой сборки . ^[26] )

  • Вычислительный этап, на котором запускается ассемблер, включая всю обработку макросов, называется время сборки .
  • Слово сборка началось с первых лет существования компьютеров ( см. Сокращенный код , код скорости).
  • Кросс-ассемблер (см. Кросс-компилятор) функционально просто ассемблер. Этот термин используется, чтобы подчеркнуть, что ассемблер запускается на компьютере или операционной системе другого типа и несовместим с системой, в которой должен выполняться полученный код.Перекрестная сборка может потребоваться, если целевая система не может запустить сам ассемблер, как это обычно бывает для небольших встроенных систем. Кросс-ассемблер должен обеспечивать средства для передачи кода в целевой процессор или взаимодействовать с ними, например для хранения во флэш-памяти или в памяти EPROM. Он генерирует двоичное изображение или файл Intel HEX, а не объектный файл.
  • Директива ассемблера или псевдоокод — это команда, данная ассемблеру. Эти директивы могут делать что угодно — от указания ассемблеру включить другие исходные файлы до указания ему выделить память для постоянных данных.

  Список ассемблеров для разных архитектур компьютеров

  На следующей странице приведен список различных ассемблеров для различных компьютерных архитектур, а также вся соответствующая информация для этого конкретного ассемблера:

  Дополнительная информация

  Для любого данного персонального компьютера, мэйнфрейма, встроенной системы и игровой консоли, как в прошлом, так и в настоящем, был написан по крайней мере один — возможно, десятки — ассемблеров. Некоторые примеры см. В списке ассемблеров.

  В системах Unix ассемблер традиционно называется, так как, хотя это не единый код, обычно пишется заново для каждого порта. В ряде вариантов Unix используется GAS.

  Внутри процессорных групп каждый ассемблер имеет свой диалект. Иногда некоторые ассемблеры могут читать диалект другого ассемблера, например, TASM может читать старый код MASM, но не наоборот. FASM и NASM имеют схожий синтаксис, но каждый из них поддерживает разные макросы, что может затруднить их преобразование друг в друга.Основы все те же, но расширенные функции будут отличаться. ^[27]

  Кроме того, иногда сборку можно переносить в разные операционные системы на один и тот же тип процессора. Соглашения о вызовах между операционными системами часто немного различаются или совсем не различаются, и при осторожности можно добиться некоторой переносимости на языке ассемблера, обычно путем связывания с библиотекой C, которая не меняется между операционными системами. Имитатор набора команд (который в идеале был бы написан на языке ассемблера) теоретически может обрабатывать объектный код / ​​двоичный код любого ассемблера для достижения переносимости даже между платформами (с накладными расходами, не превышающими типичный интерпретатор байт-кода).По сути, это то, чего достигает микрокод, когда аппаратная платформа изменяется внутри.

  Например, многие вещи в libc зависят от того, как препроцессор выполняет специфичные для ОС и C-специфичные для программы вещи перед компиляцией. Фактически, существование некоторых функций и символов вне препроцессора даже не гарантируется. Хуже того, размер и порядок полей структур, а также размер определенных определений типов, таких как off_t, полностью недоступны на языке ассемблера без помощи скрипта настройки и различаются даже между версиями Linux, что делает невозможным перенос функций вызова. в libc, кроме тех, которые принимают в качестве параметров только простые целые числа и указатели.Чтобы решить эту проблему, проект FASMLIB предоставляет переносимую библиотеку сборки для платформ Win32 и Linux, но она еще очень неполная. ^[28]

  Некоторые компьютерные языки более высокого уровня, такие как C и Borland Pascal, поддерживают встроенную ассемблерную систему, при которой участки ассемблерного кода, на практике обычно короткие, могут быть встроены в код языка высокого уровня. Язык Forth обычно содержит ассемблер, используемый в словах CODE.

  Эмулятор можно использовать для отладки программ на языке ассемблера.

  Пример листинга исходного кода на ассемблере

  Адрес	Этикетка	Инструкция (синтаксис AT&T)	Код объекта [29]
  		. Начало
  		.org 2048
  	a_start	. Экв 3000
  2048		Длина штыря,%
  2064		готово	00000010 10000000 00000000 00000110
  2068		addcc% r1, -4,% r1	10000010 10000000 01111111 11111100
  2072		addcc% r1,% r2,% r4	10001000 10000000 01000000 00000010
  2076		лд% r4,% r5	11001010 00000001 00000000 00000000
  2080		петля ба	00010000 10111111 11111111 11111011
  2084		addcc% r3,% r5,% r3	10000110 10000000 11000000 00000101
  2088	выполнено:	jmpl% r15 + 4,% r0	10000001 11000011 11100000 00000100
  2092	длина:	20	00000000 00000000 00000000 00010100
  2096	адрес:	a_start	00000000 00000000 00001011 10111000
  		. Дэвид Саломон (1993). Принципы компьютерной архитектуры (POCA) — виртуальный компьютер ARCTools, доступный для загрузки для выполнения указанного кода, по состоянию на 24 августа 2005 г. Дополнительная литература ASM Community Book «Электронная книга, полная полезной информации по ASM, руководств и примеров кода» от сообщества ASM Джонатан Бартлетт: Программирование с нуля . Bartlett Publishing, 2004. ISBN 0-9752838-4-7 Также доступно онлайн в формате PDF Роберт Бриттон: Программирование на языке ассемблера MIPS .Prentice Hall, 2003. ISBN 0-13-142044-5 Пол Картер: Язык ассемблера ПК . Бесплатная электронная книга, 2001. Веб-сайт Джефф Дантеманн: Язык ассемблера, шаг за шагом . Wiley, 2000. ISBN 0-471-37523-3 Рэндалл Хайд: Искусство ассемблера . No Starch Press, 2003. ISBN 1-886411-97-2 Черновые версии доступны в Интернете в формате PDF и HTML Питер Нортон, Джон Соча, Книга по языку ассемблера Питера Нортона для IBM PC , Brady Books, Нью-Йорк: 1986. Майкл Сингер, PDP-11. Программирование на языке ассемблера и организация машин , John Wiley & Sons, NY: 1980. Dominic Sweetman: См. MIPS Run . Издатели Morgan Kaufmann, 1999. ISBN 1-55860-410-3 Джон Уолдрон: Введение в программирование на языке ассемблера RISC . Аддисон Уэсли, 1998. ISBN 0-201-39828-1 Внешние ссылки Языки программирования (A) Программирование — это процесс написания программы с использованием компьютерного языка.Программа — это набор инструкций, которые компьютер использует для выполнения определенной задачи (например, решения математической задачи). Единственный язык, который ПК может выполнять напрямую, — это машинный код , который состоит из единиц и нулей. На этом языке сложно писать, поэтому мы используем символьные языки, которые легче понять. Например, языков ассемблера используют сокращения, такие как ADD, SUB, MPY, для представления инструкций. Затем программа переводится в машинный код с помощью программного обеспечения, называемого ассемблером . Машинный код и языки ассемблера называются языками низкого уровня, потому что они ближе к аппаратному обеспечению. Языки высокого уровня , однако, ближе к человеческим языкам; они используют формы, напоминающие английский, что упрощает программирование. Программа переводится в машинный код с помощью программного обеспечения, называемого компилятором . Вот несколько примеров: ● FORTRAN — используется для научных и математических приложений ● COBOL — популярный для бизнес-приложений ● BASIC — используется как язык обучения; Visual BASIC теперь используется для создания приложений Windows ● C — используется для написания системного программного обеспечения, графики и коммерческих программ ● Java — предназначен для работы в Интернете; Java-апплеты — это небольшие программы, которые автоматически запускаются на веб-страницах и позволяют смотреть анимированных персонажей, воспроизводить музыку и играть в игры. Языки, используемые для создания веб-документов, называются языками разметки ; они используют инструкции (разметки) для форматирования и связывания текстовых файлов. Примеры: ● HTML — код, используемый для создания веб-страниц ● VoiceXML — делает доступным Интернет-контент с помощью распознавания речи и телефона. Вместо использования веб-браузера на ПК вы используете телефон для доступа к веб-сайтам с голосовым управлением. Вы просто набираете , набираете телефонный номер веб-сайта, а затем даете голосовые инструкции, команды , и получаете необходимую информацию. 2. Сопоставьте термины из A напротив их определений. 1. Программирование a) базовый язык, состоящий из двоичных кодов 2. машинный код b) язык программирования, такой как C, Java или Visual BASIC 3. язык сборки c) Написание компьютерных программ 4. язык высокого уровня d) язык низкого уровня, переведенный в машинный код ассемблером 5.Java-апплет e) Программное обеспечение , преобразующее исходную программу в машинный код 6.compiler f) язык, используемый для создания и форматирования документов для Интернета 7. язык разметки g) небольшая автономная программа, написанная на Java 3. Дополните эту статью о языке приложения VoiceXML словами из поля. Набор номера HTML Голосовые команды XML Распознавание речи Интернет: Распознавание голоса начинается Вам не нужен сложный сотовый телефон, чтобы выходить в Интернет в дороге — только ваш собственный голос.Это идея нового поколения голосовых услуг, которое появляется повсюду. Абоненты (1). Бесплатный номер телефона и использование разговорной речи (2) ………………………….. ………………………………… слушать до всего, от погодных условий до котировок акций или информации о рейсах до новостей. Полдюжины из этих сервисов, таких как Audiopoint, BeVocal, TellMe и TelSurf Networks, уже запущены или тестируют свои системы. Эти запуски происходят потому, что достигли зрелости две важнейшие технологии. (3) .. программное обеспечение от таких компаний, как Lucent, Nuance и Speechworks теперь может понимать широкий спектр акцентов и дикции без необходимости обучения определенному голосу. А компьютерные языки, такие как VoiceXML, упрощают написание голосовых сервисов, как (4). Сделал это для написания веб-страниц. С (5) человеческий голос заменяет компьютерную мышь, а голосовая команда — щелчок. Однако он вызывает не обычные веб-страницы, а контент, специально созданный для телефона: аудиозаписи, номера, музыку, устные тексты. No related posts. Share : Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт