Язык ассемблера появился более 70 лет назад, когда ЭВМ «научилась» хранить в памяти большое количество информации, программы стали описывать не на машинном языке, а на более понятном человеку. Первый компилятор назывался assembler, что и породило название для языка программирования.
Казалось бы, за такое количество времени язык должен безнадежно устареть, но ассемблер регулярно входит в топы наиболее популярных. В нашей статье мы расскажем, почему так происходит, разберем основные характеристики этого языка, а также подскажем, кому стоит изучать его.
Характеристика языка ассемблера
Название ассемблер взято от английского assemble, что в переводе означает собирать, монтировать. По сути – это разновидность транслятора. Ассемблер представляет собой язык низкого уровня, который используется внутри операционной системы для того, чтобы в автоматическом режиме преобразовывать исходную программу (заданную компьютеру) на машинный язык.
По составляющим ассемблера становится понятна архитектура электронно-вычислительной машины. На ассемблере машинный язык представляется в виде символики, благодаря чему программы пишутся гораздо проще. Можно разработать несколько языков ассемблера, подходящих одному и тому же компьютеру. Когда программист работает с высокоуровневым языком, то не видит проблем, связанных с реализацией алгоритмов. А ассемблер открыто взаимодействует с компьютерной системой команд.
Язык ассемблер дает доступ к регистрам, позволяет указывать методы адресации и использовать терминологию команд процессора для описания операций. В состав языка может входить инструментарий более высокого уровня. Например, макрокоманды (и встроенные, и определяемые), аналогичные набору из нескольких машинных команд; возможность задавать автоматический выбор команд (по типам операндов); инструменты для описания структур данных.
Компилятор, трансформирующий язык ассемблера в команды машинного языка, часто тоже называют ассемблером, хотя для него есть ещё название – мнемокод. С его помощью машинные коды трансформируются в мнемонический (удобный для восприятия) вид.
Плюс это еще позволяет задействовать процессор, память и периферию компьютера максимально эффективно. Мнемокод часто применяется там, где во главе угла стоит быстродействие. Какой именно можно использовать мнемокод – зависит от объёма оперативной памяти. Для набора команд центрального процессора тоже часто применяется определение «ассемблер».
Есть отдельные ассемблеры и для разных по архитектуре процессоров, и для разных операционных систем. К примеру, программу для машины с одной архитектурой можно ассемблировать с помощью кросс-ассемблера под машину с другой архитектурой (или операционкой).
Ассемблер дает доступ к регистрам, позволяет указывать методы адресации и использовать терминологию команд процессора для описания операций. В состав языка может входить инструментарий более высокого уровня. Например, макрокоманды (и встроенные, и определяемые), аналогичные набору из нескольких машинных команд; возможность задавать автоматический выбор команд (по типам операндов); инструменты для описания структур данных.
Между командами ассемблера и процессора существует соответствие, что позволяет записывать команды и аргументы в установленной символьной форме. И данные, и части программы в процессе ассемблирования связываются между собой посредством меток. Сначала для каждой метки определяется адрес, который потом и ставится в места вхождения меток.
Бесплатный онлайн-интенсив
Ваш Путь в IT начинается здесь
Подробнее
Понятно, что у разных микропроцессоров системы команд неодинаковы. Поэтому для каждого процессора есть персональный набор команд, написанных на языке программирования ассемблер и собственные компиляторы-ассемблеры.
Синтаксис языка ассемблера
Структура языка ассемблера не включает в себя общепринятые для других языков основы синтаксиса. Тем не менее, специалисты по ассемблеру применяют, как правило, определенные общие подходы к программированию. Подобными общепринятыми стандартами считаются AT
Hello World на Ассемблере (x86)
ЯЗЫК АССЕМБЛЕРА С НУЛЯ | #1 НАЧАЛО
Вот какие задачи программирования решаются с использованием ассемблера:
- Повышение скорости реагирования участков программ, написанных С++, например, или на других высокоуровневых языках. Это востребовано в игровых приставках с фиксированной производительностью. Ещё подходит для мультимедийных кодеков, для которых во главе угла – популярность, а не ресурсоемкость.
- Разработка операционных систем. Часто для написания ОС используется язык Си, он изначально и придумывался для создания одной из первых версий Unix. Ассемблер активно применяется для написания аппаратно зависимых участков кода, таких, например, как загрузчик ОС, HAL и ядро. В ядрах Windows или Linux тоже есть участки с ассемблерным кодом, но небольшие (для авторов на первом месте надёжность и переносимость). Иногда любительские ОС полностью пишутся на ассемблере. Пример – MenuetOS, который, кстати, умещается на дискете, а интерфейс представлен в виде многооконной графики.
Только до 3.07
Скачай подборку материалов, чтобы гарантированно найти работу в IT за 14 дней
Список документов:
ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains
20 профессий 2023 года, с доходом от 150 000 рублей
Чек-лист «Как успешно пройти собеседование»
Чтобы зарегистрироваться на бесплатный интенсив и получить в подарок подборку файлов от GeekBrains, заполните информацию в открывшемся окне
- Написание программ для микроконтроллеров (МК) и микропроцессоров. Профессор Танненбаум, например, убеждён, что МК сейчас развиваются так же стремительно, как когда-то компьютеры нового времени. Язык ассемблер очень активно используется для программирования МК. И там частая операция – это перемещение отдельных байтов из одних ячеек памяти – в другие. Тот же профессор Танненбаум подчеркивает важность программирования МК, приводя в пример современные жилые дома, в которых где-то по 50 микроконтролеров непременно имеется.
- Разработка драйверов. Ассемблер применяется для участков драйверов, связанных с аппаратным обеспечением. Вообще, главное требование к драйверам – это надежность, поэтому их чаще пишут на высокоуровневых языках. Ведь в Windows NT и Linuх, например, драйверы работают в режиме ядра, и любая ошибка может просто уничтожить систему.
- Написание защитных программ, антивирусов и т.п.
- Разработка трансляторов для языков программирования.
Стоит ли изучать язык ассемблера в 2023 году
Вообще, на ассемблере, как на фундаменте, держится всё программирование с тех пор, как в мире появился первый процессор. Представьте себе, как физики, стремясь постичь строение вселенной, ведут поиски тех самых неделимых низкоуровневых элементов, из которых она изначально создавалась. Но у ученых для этого есть лишь квантовая теория. А вот первичной материей вселенной процессора как раз и является язык программирования ассемблер.
Источник: gb.ru
Процесс подготовки программы на Ассемблере
Процесс подготовки программы на языке Ассемблера включает следующие этапы.
- 1. Подготовка текстовым редактором текста программы с расширением .asm.
- 2. Трансляция программы, например, с помощью Ассемблера TASM.exe (MASM.exe), с целью получения объектного кода.
- 3. Компоновка объектного модуля с помощью компоновщика LINK.exe, с целью получения загрузочного, т. е. исполняемого файла.
- 4. Отладка готовой программы с помощью любого отладчика (CV. ехе).
Например, если название файла исходного текста программы pl.asm, то строка вызова для компилятора Ассемблера имеет вид Tasm /z/zi/N pl, р2, рЗ, где z — первый ключ, разрешает вывод на экран строк, содержащих ошибки;
zi — управляет включением в объектный файл номеров строк исходной программы, исполняемых потом отладчиком;
N — подавляет ввод перечня символических обозначений.
Идущие подряд имена файлов определяют:
- — первое имя — исходный текстовый файл;
- — второе имя — указывает имя объектного файла (будет создан компилятором);
- — третье имя — имя файла листинга;
знак « ; » — подавляет формирование файла с перекрестными ссылками.
Строка вызова компоновщика позволяет получить файл типа .EXE, например
где ключ СО — передает в загрузочный файл символьную информацию, позволяющую отладчику выводить на экран полный текст исходной программы; Р1 — имя файла, который получили после компоновки (объектного файла); Р2 — имя, которое мы получим компоновщиком (загрузочного, исполняемого файла); знак « ; » — подавляет формирование файла с листингом компоновки или картой памяти (.МАР).
Использование командного файла с расширением .bat , включающего, например, следующие строки:
c: asm32 pl.asm
c: link /t pl.obj
позволяет сразу запустить на выполнение программу pl при условии, что tasm и tlink находятся в корневом каталоге.
Пример программы типа .EXE, позволяющей выводить заданную строку, представленную массивом байт в mes длиной, заданной количеством символов в переменной meslen на экран монитора, представлен ниже.
Программа вывода строки
text segment ‘code’
assume cs: text, ds: data ;дескриптор стандартного вывода
определения stdout = 1 stdin = 0 cr = 13 If =10 myproc
;дескриптор стандартного ввода ; возврат каретки
mov AX, data mov DS, AX
; вывод на экран строки текста
;номер функции вывода
;номер устройства вывода
количество выводимых символов
mov DX, offset mes ;адрес выводимой строки
; программное прерывание (вывод)
;завершение программы mov AX, 4C00h int 21h
Источник: ozlib.com
Создание и отладка программы на Ассемблере
Инструментальные средства или системы программирования (СП), предназначены для автоматизации работы пользователя по подготовке и отладке программ. Фактически это комплекс программ или интегрированная среда, объединяющая несколько программ. Основу большинства систем программирования составляют 3 компонента: транслятор, редактор связей и отладчик. Последовательность работ по созданию программ на языке Ассемблер с помощью этих инструментальных средств отображена на рис.1.1.
Рис.1.1 Процесс разработки ПО на Ассемблере
С помощью редактора текста (Microsoft Word, NotePad или др.) создается исходный модуль программы – текстовый файл в коде ASCII, содержащий текст программы на исходном языке. Этому файлу присваивается расширение .asm для Ассемблера.
Транслятор переводит программу с языка программирования на язык машинных кодов и производит несколько модулей, в том числе объектный модуль с расширением .obj и текстовый файл, содержащий как программу на исходном языке, так и программу в кодах ЭВМ для просмотра (файл с расширением .lst). Транслятор с языка Ассемблер называется ассемблером.
Редактор связей объединяет при необходимости полученный модуль с другими объектными модулями и приводит программу к виду, пригодному для загрузки в память и выполнения ее компьютером (загрузочный или исполняемый модуль с расширением .exe). Наконец, Отладчик загружает исполняемую программу в память ЭВМ и позволяет выполнить программу в режимах трассировки с отображением результатов, отладку в пошаговом режиме, в режиме с остановкой в любых отладочных точках программы. Промежуточным шагом на этапе создания исполняемого модуля может быть преобразование модуля с расширением .exe в модуль с расширением .com с помощью программы преобразователя EXE2BIN. Программы в форме.com занимают меньше места в памяти, поэтому они предпочтительнее в тех случаях, когда программа должна быть резидентной, то есть должна постоянно находиться в памяти.
Существует несколько вариантов СП для Ассемблера. Наиболее популярны из них система фирмы Microsoft (ассемблер MASM, редактор связей LINK, отладчик SYMDEB [ ]) и Turbo-система фирмы Borland (ассемблер TASM, редактор связей TLINK и мощный отладчик TD [ ]).
Каждая программа должна быть обязательно оформлена в соответствии с требованиями выбранного ассемблера.
Mov DS,AX
mov AH,4Ch; Выход из программы
int 21h; в DOS.
myproc endp;
cseg ends; Конец сегмента программы.
Stack segment stack ‘stack’; Организация
dw 128 dup (0); сегмента
stack ends; стека.
end myproc; Конец программы
Следует заметить, что транслятор MASM различает прописные и строчные буквы только при использовании специальных опций при вызове ассемблера. В приведенном тексте выделены ключевые слова и обязательные команды или фрагменты команд.
Рассмотрим структуру программы. Оператор title позволяет следующий за ним текст вывести во все страницы листинга программы в качестве заголовка. Комментарии указываются после знака «;».
Программа состоит из трех сегментов: программного cseg, сегмента данных data и сегмента стека stack. Имена сегментам даются произвольно. Каждый сегмент открывается оператором segment и закрывается оператором ends. Перед обоими операторами должно стоять имя сегмента. Порядок описания сегментов в большинстве случаев значения не имеет, но предпочтительнее данные, используемые в программе, располагать перед текстом программы.
Слова ‘code’ и ‘stack’ указывают на класс сегментов. Сегменты, принадлежащие одному классу, загружаются в память рядом. Когда в памяти используется один сегмент данного класса, этот указатель не обязателен, но для программы – компоновщика LINK необходимо указать класс ‘code’.
Текст сегмента данных в этом примере начинается с одной из типичных команд работы с данными. Команда
String db “строка данных”,”$”
определяет строку, значение которой приведено в кавычках, знак доллара необходим для указания конца строки. По этой команде в памяти выделяется место и в эту область заносится текст «строка данных».
Текст программного сегмента начинается с обязательного оператора assume, который позволяет транслятору сопоставить сегментные регистры и символические имена сегментов.
Собственно программа обычно состоит из процедур. Деление программы на процедуры не обязательно, но повышает ее наглядность и облегчает передачу управления подпрограммам и другим программным модулям. В примере программа содержит единственную процедуру myproc, открываемую оператором proc и закрываемую оператором endp c обязательным указанием имени процедуры. Последние две команды программного сегмента
используются для организации возврата в DOS после выполнения программы. При этом вызывается процедура DOS с номером 21h (здесь h указывает на то, что код 21 представлен в 16-тиричном виде) и используется функция 4C, шестнадцатеричный номер которой помещается в регистр АН. Процедура завершает текущий процесс, возвращая указанный код завершения родительскому процессу. В процессе завершения освобождает всю выделенную процессу память, сбрасывает на диск буферы, закрывает все открытые дескрипторы и передает управление обработчику завершения процесса.
В сегментный регистр данных DS данные загружаются через регистр общего назначения AX. В в регистры CS и SS данные загружаются автоматически.
Для правильности выделения стека и автоматической инициализации регистра сегмента стека СS в строке описания сегмента стека необходимо указать параметр stack и класс ‘stack’. Для сегмента стека в программе зарезервировано 128 слов памяти с помощью оператора dw. Для программ, не осуществляющих операций со стеком, определение регистра SS и выделение сегмента стека необязательны. Текст программы заканчивается обязательной директивой end.
Пример программы (. ехе-файл), реализующей вычисление функции у=(a+d)*c/d:
; Вычисление функции у=(а+b)*c/d
; Формат данных – слово.
stseg segment para stack ‘stack’;задание сегмента стека
dw 16 dup(?); резервирование 16 слов памяти под стек
dseg segment para;задание сегмента данных
a dw 10
b dw 20
c dw 30
d dw 30
y dw?;результат (2 байта)
ostd dw?;остаток от деления
cseg segment para;начало сегмента кода
lab1 proc far; вызов процедуры
assume cs: cseg, ds: dseg,ss: stseg
push ds
mov ax,0
push ax
mov ax,dseg
mov ds,ax
mov ax,a; (a)
add ax,b; (a+b)
imul c; (a+b)*c
idiv d;(a+b)*c
mov y,ax; запись результата в память
mov ost,dx; запись остатка в память
ret; возврат изпроцедуры
lab1 endp; конец описания процедуры
cseg ends; конец сегмента кода
end lab1; конец программы
Ret
mov ah,4ch; завершение выполнения программы
Int 21h
end lab1
Оформление программы типа .com с использованием модели памяти:
.model tiny;модель памяти для.com-программы
.code; начало сегмента
org 100h; под нужды ОС выделяется 256 байтов в
lab1 proc far
mov ax,a
sub ax,b
imul c
idiv d
mov y,ax
mov ost,dx
Ret
a dw 10
b dw 20
c dw 30
d dw 30
y dw?
ost dw?
lab1 endp
end lab1
Пример отладки программы в отладчике AFDPro:
| AX 0009 SI 0000 CS 2C8D IP 001A Stack +0 0000 Flags 3284 BX 0000 DI 0000 DS 2C8C +2 2C7A CX FFF6 BP 0000 ES 2C7A HS 2C7A +4 0003 OF DF IF SF ZF AF PF CF DX FFFF SP 001C SS 2C8A FS 2C7A +6 0002 0 0 1 1 0 0 1 0 +——————————————————————————- ¦CMD > ¦ 1 0 1 2 3 4 5 6 7 +——————————————02-¦ DS:0000 0A 00 14 00 1E 00 1E 00 0017 A10600 MOV AX,[0000] ¦ DS:0008 00 00 00 00 00 00 00 00 001A F63E0800 ADD AX,[0002] ¦ DS:0010 1E B8 00 00 50 B8 8C 2C 001E 03C1 IMUL W/[0004] ¦ DS:0018 8E D8 A1 00 00 03 06 02 0020 A30900 IDIV W/[0006] ¦ DS:0020 00 F7 2E 04 00 8B C8 A1 0023 89160B00 MOV [0008],AX ¦ DS:0028 06 00 F6 3E 08 00 03 C1 0027 CB MOV [000A],DX ¦ DS:0030 A3 09 00 89 16 0B 00 CB 0028 0000 RET Far ¦ DS:0038 00 00 00 00 8F 4E 00 00 002A 0000 ADD [BX+SI],AL ¦ DS:0040 00 20 00 00 00 00 00 00 002C 8F ADD [BX+SI],AL ¦ DS:0048 00 00 00 00 00 00 00 00 ——————————————————————————— 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F ¦ DS:0000 03 00 02 00 FE FF 09 00 02 00 00 00 00 00 00 00 ¦. __. DS:0010 1E B8 00 00 50 B8 8C 2C 8E D8 A1 00 00 03 06 02 ¦.+..P+М, О+б. DS:0020 00 F7 2E 04 00 8B C8 A1 06 00 F6 3E 08 00 03 C1 ¦.ў. Л+б..Ў>. — DS:0030 A3 09 00 89 16 0B 00 CB 00 00 00 00 8F 4E 00 00 ¦г..Й. -. ПN.. DS:0040 00 20 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ¦. ——————————————————————————— 1 Step 2ProcStep 3Retrieve 4Help ON 5BRK Menu 6 7 up 8 dn 9 le 10 ri |
Лабораторное задание
Задание 1. Разработать программу вычисления функции y=f(a,b,c,d). Формат данных – байт, слово. Данные задаются в программе с помощью директив DB и DW. Результат записать в память. Правильность работы программы проверить с помощью отладчика.
Оформить программу в виде файлов типа .ехе для операндов-слов.
Программу следует набрать в любом текстовом редакторе, создающем файл в ASCII-кодах, (например, с помощью Блокнота) и сохранить с именем, например, Lab1.asm.
Пусть для работы с программой используются транслятор Tasm, редактор связей Tlink и отладчик AFD. Настройте в свойствах этих программ снятие флажка Закрывать окно по завершении работы на вкладке Программа. Для удобства работы можно разместить эти программы и программу Lab1.asm в одном каталоге.
Откомпилировать c получением листинга:
набрать в командной строке Total Commander:
Tasm.exe /l Lab1.asm
Если ошибок при компиляции не обнаружено, будут созданы файлы листинга Lab1.lst и объектного кода Lab1.obj.
Получить исполняемый файл, запустив Редактор связей:
Tlink.exe Lab1.obj
AFD.exe Lab1.exe
В процессе отладки использовать несколько тестовых наборов исходных данных: операнды должны быть как положительные, так и отрицательные. Результаты отладки зафиксировать в файле протокола. Для отчета представить листинг программы c комментариями и распечатку файла протокола отладки. Варианты заданий представлены в таблице1.
| Таблица 1. Варианты заданий. | |||
| Вариант | Функция | Вариант | Функция |
| y=a+b-c/d*e | y=(a+b)*c-d/e | ||
| y=a-b/c+d*e | y=a*b/c-d*e | ||
| y=a*b+c/d-e | y=a+b-c+d/e | ||
| y=a/b+c-d*e | y=(a+b)/c-d*e | ||
| y=(a-b+c)/d*e | y=a-b/c*d+e | ||
| y=a-b+c/d*e | y=(a-b)+c/d+e |
Задание 2. Настроить среду Asm Editor на работу с программами Tasm, Tlink и AFD.
Кнопку трансляции свяжите с.bat-файлом, который
· запускает Tasm с параметром, указывающим на исходную программу,
· если трансляция прошла успешно, запускает Tlink для создания объектного файла, в противном случае открывает Блокнот с листингом программы.
Оформить разработанную в соответствии с Заданием 1 программу в виде .сом –программы, используя операнды-байты. Отладить программу.
Отчет должен содержать листинги программ и окна отладки программ на момент окончания их выполнения.
Создание и отладка программы на Ассемблере
— ознакомление со структурой программы на языке Ассемблер;
— приобретение навыков работы со средствами разработки программ на Ассемблере для IBM-совместимых ЭВМ
— изучение основных команд процессора i8086 (пересылки данных, арифметики) и директив определения данных языка Ассемблер;
Основные положения
Источник: cyberpedia.su