Для того чтобы машина могла выполнить команды человека на аппаратном уровне, необходимо задать определенную последовательность действий на языке «ноликов и единиц». Помощником в этом деле станет Ассемблер. Это утилита, которая работает с переводом команд на машинный язык. Однако написание программы - весьма трудоемкий и сложный процесс. Данный язык не предназначен для создания легких и простых действий. На данный момент любой используемый язык программирования (Ассемблер работает прекрасно) позволяет написать специальные эффективные задачи, которые сильно влияют на работу аппаратной части. Основным предназначением является создание микрокоманд и небольших кодов. Данный язык дает больше возможностей, чем, например, Паскаль или С.
Краткое описание языков Ассемблера
Все языки программирования разделяются по уровням: низкий и высокий. Любой из синтаксической системы «семейки» Ассемблера отличается тем, что объединяет сразу некоторые достоинства наиболее распространенных и современных языков. С другими их роднит и то, что в полной мере можно использовать систему компьютера.
Отличительной особенностью компилятора является простота в использовании. Этим он отличается от тех, которые работают лишь с высокими уровнями. Если взять во внимание любой такой язык программирования, Ассемблер функционирует вдвое быстрее и лучше. Для того чтобы написать в нем легкую программу, не понадобится слишком много времени.
Кратко о структуре языка
Если говорить в общем о работе и структуре функционирования языка, можно точно сказать, что его команды полностью соответствуют командам процессора. То есть Ассемблер использует мнемокоды, наиболее удобные человеку для записи.
В отличие от других языков программирования, Ассемблер использует вместо адресов для записи ячеек памяти определенные метки. Они с процессом выполнения кода переводятся в так называемые директивы. Это относительные адреса, которые не влияют на работу процессора (не переводятся в машинный язык), а необходимы для распознавания самой средой программирования.
Для каждой линейки процессора существует своя При таком раскладе правильным будет любой процесс, в том числе и переведенный
Язык Ассемблера имеет несколько синтаксисов, которые будут рассмотрены в статье.
Плюсы языка
Наиболее важным и удобным приспособлением языка Ассемблера станет то, что на нем можно написать любую программу для процессора, которая будет весьма компактной. Если код оказывается огромным, то некоторые процессы перенаправляет в оперативную память. При этом они все выполняют достаточно быстро и без сбоев, если конечно, ими управляет квалифицированный программист.
Драйвера, операционные системы, BIOS, компиляторы, интерпретаторы и т. д. - это все программа на языке Ассемблера.
При использовании дизассемблера, который совершает перевод из машинного в можно запросто понять, как работает та или иная системная задача, даже если к ней нет пояснений. Однако такое возможно лишь в том случае, если программы легкие. К сожалению, в нетривиальных кодах разобраться достаточно сложно.
Минусы языка
К сожалению, начинающим программистам (и зачастую профессионалам) трудно разобрать язык. Ассемблер требует подробного описания необходимой команды. Из-за того, что нужно использовать машинные команды, растет вероятность ошибочных действий и сложность выполнения.
Для того чтобы написать даже самую простую программу, программист должен быть квалифицированным, а его уровень знаний достаточно высоким. Средний специалист, к сожалению, зачастую пишет плохие коды.
Если платформа, для которой создается программа, обновляется, то все команды необходимо переписывать вручную - этого требует сам язык. Ассемблер не поддерживает функцию автоматического регулирования работоспособности процессов и замену каких-либо элементов.
Команды языка
Как уже было сказано выше, для каждого процессора имеется свой набор команд. Простейшими элементами, которые распознаются любыми типами, являются следующие коды:
Использование директив
Программирование микроконтроллеров на языке (Ассемблер это позволяет и прекрасно справляется с функционированием) самого низкого уровня в большинстве случаев заканчивается удачно. Лучше всего использовать процессоры с ограниченным ресурсом. Для 32-разрядной техники данный язык подходит отлично. Часто в кодах можно заметить директивы. Что же это? И для чего используется?
Для начала необходимо сделать акцент на том, что директивы не переводятся в машинный язык. Они регулируют выполнение работы компилятором. В отличие от команд, эти параметры, имея различные функции, отличаются не благодаря разным процессорам, а за счет другого транслятора. Среди основных директив можно выделить следующие:
Происхождение названия
Благодаря чему получил название язык - "Ассемблер"? Речь идет о трансляторе и компиляторе, которые и производят зашифровку данных. С английского Assembler означает не что иное, как сборщик. Программа не была собрана вручную, была использована автоматическая структура. Более того, на данный момент уже у пользователей и специалистов стерлась разница между терминами. Часто Ассемблером называют языки программирования, хотя это всего лишь утилита.
Из-за общепринятого собирательного названия у некоторых возникает ошибочное решение, что существует единый язык низкого уровня (или же стандартные нормы для него). Чтобы программист понял, о какой структуре идет речь, необходимо уточнять, для какой платформы используется тот или иной язык Ассемблера.
Макросредства
Языки Ассемблера, которые созданы относительно недавно, имеют макросредства. Они облегчают как написание, так и выполнение программы. Благодаря их наличию, транслятор выполняет написанный код в разы быстрее. При создании условного выбора можно написать огромный блок команд, а проще воспользоваться макросредствами. Они позволят быстро переключаться между действиями, в случае выполнения условия или невыполнения.
При использовании директив макроязыка программист получает макросы Ассемблера. Иногда он может широко использоваться, а иногда его функциональные особенности снижаются до одной команды. Их наличие в коде облегчает работу с ним, делает его более понятным и наглядным. Однако следует все равно быть внимательным - в некоторых случаях макросы, наоборот, ухудшают ситуацию.
Ассемблер
Ассемблер
― язык программирования низкого уровня. Язык получил свое название от слова assembler - сборщик. Возник еще в 50-е гг. как символический аналог машинного языка.
Команды Ассемблера один в один соответствуют командам процессора и фактически, представляют собой удобную символьную форму записи команд и аргументов. Также, Ассемблер обеспечивает связывание частей программы и данныx через метки, выполняемое при ассемблировании (для каждой метки высчитывается адрес, после чего каждое вхождение метки заменяется на этот адрес).
Поскольку системы команд микропроцессоров различаются, каждый процессор имеет свой набор команд на языке ассемблера.
С помощью ассемблера можно написать такие программы, которые невозможно, или очень сложно написать на других языках програмирования. Например: генераторы ключей (keygen), системные мониторы, драйвера для оборудования или даже операционные системы.
Языки высокого уровня ("C","Pascal","Delphi" и т.д.) не обеспечивают надёжного контроля за потоками данных, адресами памяти или регистрами процессора, а также все они были разработаны под определённый вид операционной системы, ассемблер же может стать этим-же ассемблером, но работающим на неизвестной науке платформе, и делающий программы под эту-же платформу.
Программы на ассемблере, в отличие от программ, написанных на языках высокого уровня получаются в десятки раз меньше, а работают в десятки раз быстрее. Примером может послужить операционная система MenuetOS, которая написана на Flat Assembler и умещающаяся на одной дискете (1.44 Мб), причём в комплект входят прикладные программы, такие как: редактор ассемблерного кода с подсветкой, работа с файловой системой, 3d заставки, некоторое количество игр, просмоторщик картинок, компилятор Flat Assembler, терминал, CD плейер и многое другое. Преимущество состоит в том, что его можно быстро скачать с интернета (даже при маленькой скорости соединения).
На данный момент, большинство специалистов в области программного обеспечения ведут разработки на языках высокого уровня, таких как Паскаль или С, что проще при написании программ, но наиболее мощное и эффективное программное обеспечение полностью или частично написано на языке ассемблера.
Литература
1. Питер Абель - Ассемблер. Язык и программирование для IBM PC - М., 1999.
Ассемблер
Ассемблер
(от англ. assembler - сборщик) - компилятор исходного текста программы, написанной на языке ассемблера, в программу на машинном языке.
Как и сам язык, ассемблеры, как правило, специфичны для конкретной архитектуры, операционной системы и варианта синтаксиса языка. Вместе с тем существуют мультиплатформенные или вовсе универсальные (точнее, ограниченно-универсальные, потому что на языке низкого уровня нельзя написать аппаратно-независимые программы) ассемблеры, которые могут работать на разных платформах и операционных системах. Среди последних можно также выделить группу кросс-ассемблеров, способных собирать машинный код и исполняемые модули (файлы) для других архитектур и ОС.
Ассемблирование может быть не первым и не последним этапом на пути получения исполнимого модуля программы. Так, многие компиляторы с языков программирования высокого уровня выдают результат в виде программы на языке ассемблера, которую в дальнейшем обрабатывает ассемблер. Также результатом ассемблирования может быть не исполнимый, а объектный модуль, содержащий разрозненные блоки машинного кода и данных программы, из которого (или из нескольких объектных модулей) в дальнейшем с помощью редактора связей может быть получен исполнимый файл.
Специальные ячейки памяти, расположенные непосредственно в процессоре. Работа с регистрами выполняется намного быстрее, чем с ячейками оперативной памяти, поэтому регистры активно используются как в программах на языке ассемблера, так и компиляторами языков высокого уровня.
Названия регистров происходят от их назначения:
EAX/AX/AH/AL (accumulator register) - аккумулятор;
EBX/BX/BH/BL (base register) -регистр базы;
ECX/CX/CH/CL (counter register) - счётчик;
EDX/DX/DH/DL (data register) - регистр данных;
ESI/SI (source index register) - индекс источника;
EDI/DI (destination index register) - индекс приёмника (получателя);
ESP/SP (stack pointer register) - регистр указателя стека;
EBP/BP (base pointer register) - регистр указателя базы кадра стека.
Команды обработки строк
Для работы со строками, или цепочками символов или чисел (т.е. попросту говоря, с массивами произвольных данных) в МП предусмотрен ряд специальных команд:
movs - пересылка строки;
cmps - сравнение двух строк;
seas - поиск в строке заданного элемента;
lods - загрузка аккумулятора (регистров AL или АХ) из строки;
stos - запись элемента строки из аккумулятора (регистров АХ или AL).
· Язык ассемблера позволяет писать самый быстрый и компактный код, какой вообще возможен для данного процессора.
· Скорость работы - за счёт оптимизации вычислительного алгоритма и/или более рационального обращения к оперативной памяти (например, если все исходные данные хранятся в регистрах процессора, то можно исключить излишние обращения к ОП), перераспределения данных, табличного вычисления функций;
· Объём кода (в том числе за счёт эффективного использования промежуточных результатов). Сокращение объёма кода также нередко повышает скорость выполнения программы.
· Обеспечение максимального использования специфических возможностей конкретной платформы, что также позволяет создавать более эффективные программы, в том числе менее ресурсоёмкие.
· При программировании на языке ассемблера возможен непосредственный доступ к аппаратуре, и, в частности, портам ввода-вывода, регистрам процессора и др. Во многих операционных системах прямое обращение из прикладных программ для записи в регистры периферийного оборудования блокировано для надёжности работы системы и исключения "зависаний".
· Язык ассемблера часто применяется для создания драйверов оборудования и ядра операционной системы, когда важно временное согласование работы периферийных устройств с центральным процессором.
· Язык ассемблера используется для создания "прошивок" BIOS.
· С помощью языка ассемблера часто создаются машиннозависимые подпрограммы компиляторов и интерпретаторы языков высокого уровня, а также реализуется совместимость платформ.
· С помощью программы дизассемблера можно понять алгоритмы работы исследуемой программы при отсутствии листинга на высокоуровневом языке, изучая только машинные коды, но в сложных нетривиальных программах это очень и очень трудоёмко.
Недостатки
· В силу машинной ориентации ("низкого" уровня) языка ассемблера человеку сложнее читать и понимать программу на нём по сравнению с языками программирования высокого уровня; программа состоит из слишком "мелких" элементов - машинных команд, соответственно, усложняются программирование и отладка, растут трудоёмкость и вероятность внесения ошибок.
· Требуется повышенная квалификация программиста для получения качественного кода: код, написанный средним программистом на языке ассемблера, обыкновенно оказывается не лучше или даже хуже кода, порождаемого оптимизирующим компилятором для сравнимых программ, написанных на языке высокого уровня.
· Программа на языке высокого уровня может быть перекомпилирована с автоматической оптимизацией под особенности новой целевой платформы, программа же на языке ассемблера на новой платформе может потерять своё преимущество в скорости без ручного переписывания кода.
· Как правило, меньшее количество доступных библиотек по сравнению с современными индустриальными языками программирования.
· Отсутствует переносимость программ на компьютеры с другой архитектурой и системой команд.
Совместимость
Программа, предназначенная для одного типа ассемблеров, не может быть откомпилирована на другом без радикальной переделки или автоматической конвертации! Но даже среди ассемблеров "своего" типа наблюдается разброд, разнобой и множество различий: в ключевых словах, в правилах оформления листинга, в поставляемых библиотеках и заголовочных файлов и т. д. Если только совместимость не заявлена явно, транслировать программу нужно тем и только тем ассемблером для которого она предназначена. В противном случае - готовьтесь к переделкам (то есть, к адоптации). Отличия зачастую проявляются в самых неожиданных местах. Некоторые ассемблеры понимают, что "mov eax, x" это тоже самое, что и "mov eax,[x]", некоторые - нет. Они спотыкаются и выдают ошибку. Но еще ничего! Гораздо хуже, когда транслятор молчаливо трактует эту конструкцию как "mov eax, offset x", что совсем не одно и тоже! Так что при переносе программы приходится быть очень и очень осторожным.
Совместимость операционных систем. Программы, ориентированные на MS-DOS, без не только не транспортабельны, но и непереносимы. Для них характерно прямое взаимодействие с оборудованием, доступное в NT только с ядерного уровня, не говоря уже о том, что 16-разрядный код вызывается из 32-разрядных приложений только через DPMI, да и то не без ухищрений.
Таким образом, прежде чем транслировать ассемблерную программу, необходимо отождествить для какого транслятора и операционной системы она предназначена! С ассемблерными фрагментами, выхваченными из "родного" контекста, приходится еще хуже. Допустим, в некоторой статье описывается интересный антиотладочный прием и приводится ассемблерный код, но как встроить его в свою программу - не говорится. Знакомая ситуация, не правда ли? Непосредственная трансляция невозможна - транслятор дико материться, но ничего не говорит.
Ассемблирование программы
Подготовленный текст является исходными данными для специальных программ, называемых ассемблерами. Задача ассемблеров - преобразовать текст программы в форму двоичных команд, которые могут быть выполнены микропроцессором. Если обнаружены синтаксические ошибки, то результирующий код создан не будет. Процесс создания исполняемого файла происходит в две стадии:
Asm --> .obj --> .exe/.dll/.com
На первой стадии (.asm --> .obj) из ассемблерного файла путем компиляции получаются файлы промежуточного объектного кода, имеющего расширение.obj (при этом могут использоваться дополнительные inc-файлы). Файл с расширением.obj содержит оптимизированный машинный код при условии, что не встретились синтаксические и семантические ошибки. Если в исходном файле с программой на языке ассемблера обнаруживаются ошибки, то программисту выдается список обнаруженных ошибок, в котором ошибки указываются с номером строки, в которой они обнаружены. Программист циклически выполняет действия по редактированию и компиляции до тех пор, пока не будут устранены все ошибки в исходном файле. На этом этапе уже возможно получение готовой программы, но чаще всего в ней не хватает некоторых компонентов. Если компилятор по какой-либо причине (неверно прописан путь к такому файлу или файл отсутствует) не может найти inc-файл, то выдается предупреждение и obj-файл получен не будет.
Ассемблирование, как правило, проходит в два приема. При первом проходе переводятся мнемонические команды, десятеричные числа и символы в соответствующие машинные коды, подсчитывается, сколько какая команда занимает места, обнаруженные имена, введенные пользователем (константы, метки, переменные) их тип и числовое значение записывается в таблицу. В эту же таблицу записывается, с каких адресов начинаются процедуры, адреса меток, адреса начала/конца сегментов и т. д., при втором проходе подставляются адреса начала процедур, заменяются названия меток на адреса.
В результате ассемблирования получается так называемый "объектный файл". В качестве дополнительной возможности ассемблер может создать файл листинга программы.
Обычно для получения файлов объектного кода необходимо выполнить соответствующую программу ассемблера (программы ML.EXE фирмы Microsoft и TASM.EXE фирмы Borland), указав в командной строке имя файла с текстом программы.
Эта форма вызова является минимально необходимой. Кроме имени текстового файла, необходимо указывать опции ассемблирования. Более подробную информацию об опциях программы ассемблирования следует искать в документации к этим программам.
Компоновка программы
Следующая стадия (.obj --> .exe/.dll/.com) называется линковкой или компоновкой и служит для замещения символьных имен, используемых программистом, на реальные адреса.
Сравните шестнадцатеричное содержимое OBJ и EXE файла, который у вас получился. В EXE-файле присутствует та же последовательность байтов, что и в OBJ-файле. Но помимо этого еще присутствует: имя ассемблированного файла, версия ассемблера, "имя собственное" сегмента и так далее.
Это "служебная" информация, предназначенная для тех случаев, когда ваш исполнимый файл вы хотите собрать из нескольких. При разработке больших приложений исходный текст состоит, как правило, из нескольких модулей (файлов с исходными текстами), потому что хранить все тексты в одном файле неудобно - в них сложно ориентироваться.
Каждый модуль по раздельности компилируется в отдельный файл с объектным кодом. В каждом из этих файлов прописаны свои сегменты кода/данных/стека, которые затем надо объединить в одно целое. А исполнимый файл нам нужно получить только один - с единым сегментом кода/данных/стека. Именно это LINK и делает: завершает определение адресных ссылок и объединяет, если это требуется, несколько программных модулей в один. И этот один у нас и является исполнимым.
Кроме того, к нашим модулям надо добавить машинный код подпрограмм, реализующих различные стандартные функции (например, вычисляющих математические функции SIN или LN). Такие функции содержатся в библиотеках (файлах со стандартным расширением.LIB), которые либо поставляются вместе с компилятором, либо создаются самостоятельно. Поэтому процесс подготовки обязательно включает в себя этап компоновки, когда определяются все неизвестные при раздельном ассемблировании адреса совместно используемых переменных или функций.
Процесс объединения объектных модулей в один файл осуществляется специальной программой-компоновщиком или сборщиком (программа LINK.EXE фирмы Microsoft и TLINK.EXE фирмы Borland), которая выполняет связывание объектных модулей и машинного кода стандартных функций, находя их в библиотеках, и формирует на выходе работоспособное приложение - исполнимый код для конкретной платформы.
Исполнимый код - это законченная программа с расширением COM, DLL или EXE, которую можно запустить на компьютере с установленной операционной системой, для которой эта программа создавалась. Имя исполняемого файла задастся именем первого.OBJ файла. Для линковки нужно в командной строке набрать:
link prog1.obj prog2.obj или tlink prog1.obj prog2.obj
Содержимое объектного файла анализируется компоновщиком. Он определяет, есть ли в программе внешние ссылки, то есть содержит ли программа команды вызовов процедур, находящихся в одной из библиотек объектных модулей (link library). Компоновщик находит эти ссылки в объектном файле, копирует необходимые процедуры из библиотек, объединяет их вместе с объектным файлом и создает исполняемый файл (executable file). В качестве дополнительных возможностей компоновщик может создать файл перекрестных ссылок, содержащих план полученного исполняемого файла.
Используемые источники
1. https://ru.wikipedia.org/
2. http://natalia.appmat.ru/
3. http://www.codenet.ru/
4. http://wasm.ru/
5. Нортон П., Соухэ Д. Язык ассемблера для IBM PC. М.: Компьютер, 1992.
Как известно компьютер воспринимает команды в двоичном коде, но программы на нем писали в основном до середины прошлого века. Намного упрощало создание программ использование языков программирования, именно о них и пойдет речь в данной статье.
Ada(Ада)
Язык Ada был разработан при поддержке Минобороны США в 1978 году в результате конкурса на котором выиграла группа программистов компании Honeywell. Назван по имени первой женщины программистки Ады Лавлейс . Конечная спецификация разработана к 1983 году. Вне военных проектов язык широкого распространения не получил.Язык возник в результате международного конкурса языковых проектов. Он должен был удовлетворять всем требованиям министерства обороны США. Интересно, что все языки, дошедшие до последних туров этого конкурса, были основаны на Паскале. В этой связи Аду можно предварительно охарактеризовать как развитый Паскаль. Конечная спецификация разработана к 1983 году. Вне военных проектов язык широкого распространения не получил.
Assembler (Ассемблер)
Язык ассемблера люди начали использовать с 1950 года. Этот язык первым позволил отображать двоичный код в более удобной для человека форме: в виде букв или укороченных слов, которые примерно обозначали сущность команды. Умея разбираться в распечатке ассемблера, можно находить ошибки в программах созданных даже при помощи других языков. В данный момент у каждого из нас дома стоят много «интерпретаторов ассемблера» - менюшки в телевизорах, программы стиралок разработаны зачастую именно на нем. (хотя программисты-лентяи пишут программы для микроконтроллеров и на C). Кроме того, на ассемблере написаны драйверы устройств, библиотеки и функции программ, написанных даже на других языках.Кроме того, на ассемблере создаются целые операционные системы, примером может стать Menuet OS .
Algol (Алгол)
ALGOrithmic Language, разработанный в 58-60 гг. прошлого столетия считается предком многих современных алгоритмических языков, т.к. именно в нем впервые осуществились основные идеи алгоритмизации. Именно в алголе стало относительно просто превращать алгебраические выражения в команды и вычитывать значения функций. В своё время алгол был популярен в прикладной физике и математике, но сейчас практически не используется.Basic (Бейсик) и VBScript
Интерпретационный язык бейсик разработанный в 1960 году изначально предназначался именно для новичков, о чем свидетельствует даже его название - Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code (многоцелевой символьный код для начинающих). Этот язык считается простейшим языком высокого уровня. Плохая поддержка процедурного программирования сделала его неподходящим для больших проектов, но зато способным создать небольшие программы за считанные минуты. Небольшой размер интерпретатора определил язык как встраиваемый во многие 8-разрядные ПЗП компьютеры и компьютеры прошлых поколений. (Автору статьи приходилось писать программы на таком Basic’е)Включений версии Quick Basic в состав Ms-Dos проложило для него неплохую дорогу развития и сейчас его версии (Visual Basic, VBA…) являются одними из популярнейших сред для написания программ.
Основными проблемами программистов использующих VB является отсутствие нормальной справки (популярная, укороченная версия идет без MSDN) и необходимость «носить» за программой библиотеки, т.к. объекты, используемые в программах (кнопки, скроллы, метки…) требуют библиотек, которые есть не на всех компьютерах.
Именно Basic сделал программирования более доступным для большинства людей.
На бейсике часто пишут…вирусы, вирусы для Microsoft Office. Включение VBA (Visual Basic for Application) в офисный пакет предопределило написание на нем не только макросов, но и вирусняков.
Идея появления языка VBScript заключалась в представлении разработчикам Web- страниц возможности использования привычных команд VB наряду с тегами HTML, что позволило разрабатывать мощные и богатые страницы. VBScript загружается в виде ASCII-текста и не имеет прав работы с файловой системой клиента, таким образов полностью обезопасив пользователя.
Слабая поддержка браузерами этого языка, «способствует» его медленному развитию, а после выпуска VS2003, практически и смерти… (начиная с.NET Microsoft-овский Basic де-факто стал обёрткой, отличающейся от C# только синтаксисом, потеряв большинство своих преимуществ (например модификацию кода «на лету»))
Наверное не один язык не получил столько критики, сколько Basic.
Эдсгер Дейкстра , даже заявил что студентов изучивших бейсик, невозможно обучить хорошему программированию. Безусловно это является полнейшим бредом. Т.к. язык по сути является лишь средством, а качество программирования зависит от опыта создания программ и способа мышления.
C (Си)
Язык программирования Си был разработан в 1972 году Деннисом Ритчи, в компании Bell Laboratories. Название происходит от номера проекта лаборатории (“A”,”B”,C”…). Изначально этот язык задумывался как промежуточный между языками высокого и низкого уровней, но продуктивность и компактность кода + преимущества структурного языка, несмотря на сложность обучения сделали Си самым популярным языком.В 1980 году компания выпускает новый язык построенный на основе С - С++. По словам разработчика, Бьярна Страуструпа он должен «укорить написание хороших программ и сделать этот процесс наиболее приятным для каждого отдельно взятого программиста». Название С++ было придумано вместо начального «C с классами».
В наше время этот язык наиболее популярен и универсален, что доказывает создание именно на ней всемирной ОСи - Windows.
Сейчас Си считается основой для разработки современных больших и сложных проектов. Конечно, как и у всего существующего в природе, у него имеются и слабые стороны, вытекающие из требований эффективности.
Помимо «Окон» на Си написаны такие известные программы как Outlook, Opera, 1C.
Cobol (Кобол)
«Общепринятый язык, ориентированный на бизнес», именно так расшифровывается название кобола (Common Business Oriented Language). Здесь появились способы обработки предвестников современных баз данных используемых на предприятиях и фирмах. Несмотря на свой довольно сложный синтаксис кобол довольно долго использовался в экономике и бизнесе, лишь недавно уступив место таким системам программирования БД как SQL и FoxPro.Fortran (Фортран)
Фортран - самый первый компилированный язык программирования, базовые принципы и понятия которого легли в основу многих современных языков программирования высокого уровня. Разработанный в 1954-1958 гг Джимом Бекусом, он предназначенный для сложных научно-технических исследований, довольно быстро стал популярным среди инженеров и ученых и до сих пор используется, хотя уже и не в таких широких кругах. Название происходит от словосочетания «ТРАНслятор ФОРмул». Стандарты языка четко определенны, их всего четыре: fortran 66, fortran 77, fortran 90 и fortran 95Фортран имеет множество математических функций, поддерживает работу с длинными числами. Благодаря использованию четких стандартов фортран иногда используют для переноса программы между платформами.
Фортран имеет достаточно большой набор встроенных математических функций, поддерживет работу с целыми, вещественными и комплексными числами высокой точности. Выразительные средства языка изначально были весьма бедны, поскольку Фортран был одним из первых языков высокого уровня. В дальнейшем в Фортран добавляли многие лексические конструкции, характерные для структурного, функционального и даже объектно-ориентированного программирования, однако они не были в достаточной мере востребованы, поскольку сейчас Фортран нужен в основном для переноса давно написанных программ с одной платформы на другую, а не для написания новых.
Java и JavaScript
Созданная компанией Sun Microsystems система разработки Java безопасна и высокопроизводительна. Java - объектно-ориентированный язык, удобный и надёжный в эксплуатации благодаря таким своим достоинствам, как многозадачность, поддержка протоколов Internet и многоплатформенность. Java - это интерпретируемый язык, и каждая Java-программа компилируется для гипотетической машины, называемой Виртуальная Машина Java. Результатом такой компиляции является байт-код Java, который в свою очередь может выполняться на любой операционной системе при условии наличия там системы времени выполнения Java, которая интерпретирует байт-код в реальный машинный код конкретной системы.Язык Java является объектно-ориентированным и поставляется с достаточно объемной библиотекой классов. Библиотеки классов Java значительно упрощают разработку приложений, предоставляя в распоряжение программиста мощные средства решения распространенных задач.
На Java написан движок известного эмулятора «Ил-2: Штурмовик».
Для создания компилируемых апплетов компания Netscape разработала язык JavaScript, который был внедрен в всемирно известный браузер компании.Первоначальное название - LiveScript, которое позже изменилоь получив разрешение у компание Sun. Microsoft на создание ответило своим языком JScript, после чего многие создатели браузеров начали выпускать свои спецификации, что сделало задачу написания вездеработающего скрипта довольно сложной.
Pascal (Паскаль) и Delphi
Разработанный Никлаусом Виртом (а не французским математиком Блезом Паскалем, как абсолютно уверены половина людей J) в 1967-1971 годах компилированный язык программирования, изначально стал популярным в основном благодаря относительно простому синтаксису. Выпуск компанией Borland удобного и простого компилятора Turbo Pascal позволил ему занять лидирующие позиции и до сих пор изучаться в школах и институтах, хотя и как основы программирования, а не идеального языка для создания программ. Borland Pascal и используемый в Delphi язык Object Pascal основываются на Turbo Pascal и развивают его идеи. По сути, Delphi является компилятором языка Pascal. Самая первая версия Delphi объединила в себе надежный компилятор, визуальную среду для программиста и очень мощные возможности языка по работе с базами данных, и уже через год вышла Dephi 2 для 32-битной системы.Из известных программ на Delphi написан “Total Commander” и “The Bat”
Рефал
«Зверский» язык, разработанный в 1966 году в ИМП АН СССР. Рефал широко применялся при разработке трансляторов с алгоритмических языков, в теоретической физике и прикладной математике, в проектировании информационных систем.Программист на Рефале сам определяет структуру обрабатываемой информации, именно поэтому эффективность программы полностью зависит от него. На данный момент жив проект
Ассе́мблер (asm, assembler); от англ. assemble - собирать, монтировать) - язык программирования низкого уровня, вспомогательная программа в составе операционной системы для автоматического перевода исходной программы, подлежащей выполнению на компьютере, на машинный язык; вид транслятора . Понятия ассемблера отражают архитектуру электронно-вычислительной машины. Ассемблер - символьная форма записи машинного языка, использование которой упрощает написание машинных программ. Для одного и того же компьютера могут быть разработаны разные языки ассемблера. В отличие от языков высокого уровня, в котором проблемы реализации алгоритмов скрыты от разработчиков, язык ассемблера тесно связан с системой команд компьютера. Ассемблер обеспечивает доступ к регистрам, указание методов адресации и описание операций в терминах команд процессора. Он может содержать средства более высокого уровня: встроенные и определяемые макрокоманды, соответствующие нескольким машинным командам, автоматический выбор команды в зависимости от типов операндов, средства описания структур данных.
Особенности ассемблера
Ассемблером называют также компилятор с языка ассемблера в команды машинного языка. Другое название такого компилятора - мнемокод. Он предназначен для представления в удобном (мнемоническом) виде машинных кодов команд, обеспечивает эффективное использование ресурсов системы (процессор, память, периферия). Мнемокод используется в местах, где требуется быстродействие, ограничен по размер оперативной памяти. Ассемблером также называют иногда систему команд центрального процессора.
Под каждую архитектуру процессора и под каждую операционную систему существует свой ассемблер. Кросс-ассемблеры позволяют на машинах с одной архитектурой ассемблировать программы для другой архитектуры или другой операционной системы. Ассемблер обеспечивает доступ к регистрам, указание методов адресации и описание операций в терминах команд процессора. Ассемблер может содержать средства высокого уровня: встроенные и определяемые макрокоманды, соответствующие нескольким машинным командам, автоматический выбор команды в зависимости от типов операндов, средства описания структур данных.
Команды языка ассемблера соответствуют командам процессора и представляют собой символьную форму записи команд и аргументов. Язык ассемблер обеспечивает связывание частей программы и данныx через метки, выполняемое при ассемблировании (для каждой метки высчитывается адрес, после чего каждое вхождение метки заменяется на этот адрес). Поскольку системы команд микропроцессоров различаются, каждый процессор имеет свой набор команд на языке ассемблера и свои компиляторы-ассемблеры.
Обычно программы или участки кода пишутся на языке ассемблера в случаях, когда разработчику нужно оптимизировать быстродействие (при создании драйверов), размер кода. Большинство компиляторов позволяют комбинировать в одной программе, код написанный на разных языках программирования. Это позволяет писать сложные программы используя высокоуровневый язык, не теряя быстродействия в критических ко времени задачах, используя для них части написанные на языке ассемблера. Комбинирование достигается вставкой фрагментов на языке ассемблера в текст программы (специальными директивами языка) или написанием процедур на языке ассемблера. Этот способ используется для несложных преобразований данных, но он неприменим в полноценном ассемблерном коде с данными и подпрограммами с множеством входов и выходов, не поддерживаемых высокоуровневыми языками.
В таком случае используют модульную компиляцию, когда каждый файл программы компилируется в объектный модуль, которые затем линкуются (связываются) в готовую программу. Объектные файлы представляют собой блоки машинного кода и данных, с неопределенными адресами ссылок на данные и процедуры в других объектных модулях, а также список своих процедур и данных. Линкер собирает код и данные каждого объектного модуля в программу, вычисляет и заполняет адреса перекрестных ссылок между модулями. В процессе линковки происходит связывание программы со статическими и динамическими библиотеками (являющихся архивами объектных файлов).При модульной компиляции каждый объектный модуль программы может быть написан на своем языке программирования и скомпилирован своим компилятором (ассемблером).
В статье будут рассмотрены основы языка ассемблер применительно к архитектуре win32. Он представляет собой символическую запись машинных кодов. В любой электронно-вычислительной машине самым низким уровнем является аппаратный. Здесь управление процессами происходит командами или инструкциями на машинном языке. Именно в этой области ассемблеру предназначено работать.
Программирование на ассемблер
Написание программы на ассемблере - крайне трудный и затратный процесс. Чтобы создать эффективный алгоритм, необходимо глубокое понимание работы ЭВМ, знание деталей команд, а также повышенное внимание и аккуратность. Эффективность - это критический параметр для программирования на ассемблер.
Главное преимущество языка ассемблер в том, что он позволяет создавать краткие и быстрые программы. Поэтому используется, как правило, для решения узкоспециализированных задач. Необходим код, работающий эффективно с аппаратными компонентами, или нужна программа, требовательная к памяти или времени выполнения.
Регистры
Регистрами в языке ассемблер называют ячейки памяти, расположенные непосредственно на кристалле с АЛУ (процессор). Особенностью этого типа памяти является скорость обращения к ней, которая значительно быстрее оперативной памяти ЭВМ. Она также называется сверхбыстрой оперативной памятью (СОЗУ или SRAM).
Существуют следующие виды регистров:
- Регистры общего назначения (РОН).
- Флаги.
- Указатель команд.
- Регистры сегментов.
Есть 8 регистров общего назначения, каждый размером в 32 бита.
Доступ к регистрам EAX, ECX, EDX, EBX может осуществляться в 32-битовом режиме, 16-битовом - AX, BX, CX, DX, а также 8-битовом - AH и AL, BH и BL и т. д.
Буква "E" в названиях регистров означает Extended (расширенный). Сами имена же связаны с их названиями на английском:
- Accumulator register (AX) - для арифметических операций.
- Counter register (CX) - для сдвигов и циклов.
- Data register (DX) - для арифметических операций и операций ввода/вывода.
- Base register (BX) - для указателя на данные.
- Stack Pointer register (SP) - для указателя вершины стека.
- Stack Base Pointer register (BP) - для индикатора основания стека.
- Source Index register (SI) - для указателя отправителя (источника).
- Destination Index register (DI) - для получателя.
Специализация РОН языка ассемблер является условной. Их можно использовать в любых операциях. Однако некоторые команды способны применять только определенные регистры. Например, команды цикла используют ESX для хранения значения счетчика.
Регистр флагов. Под этим подразумевается байт, который может принимать значения 0 и 1. Совокупность всех флагов (их порядка 30) показывают состояние процессора. Примеры флагов: Carry Flag (CF) - Флаг переноса, Overflow Flag (OF) - переполнения, Nested Flag (NT) - флаг вложенности задач и многие другие. Флаги делятся на 3 группы: состояние, управление и системные.
Указатель команд (EIP - Instruction Pointer). Данный регистр содержит адрес инструкции, которая должна быть выполнена следующей, если нет иных условий.
Регистры сегментов (CS, DS, SS, ES, FS, GS). Их наличие в ассемблере продиктовано особым управлением оперативной памятью, чтобы увеличить ее использование в программах. Благодаря им можно было управлять памятью размером до 4 Гб. В архитектуре Win32 необходимость в сегментах отпала, но названия регистров сохранились и используются по-другому.
Стек
Это область памяти, выделенная для работы процедур. Особенность стека заключается в том, что последние данные, записанные в него, доступны для чтения первыми. Или иными словами: первые записи стека извлекаются последними. Представить этот процесс себе можно в качестве башни из шашек. Чтобы достать шашку (нижнюю шашку в основание башни или любую в середине) нужно сначала снять все, которые лежат сверху. И, соответственно, последняя положенная на башню шашка, при разборе башни снимается первой. Такой принцип организации памяти и работы с ней продиктован ее экономией. Стек постоянно очищается и в каждый момент времени одна процедура использует его.
Идентификаторы, целые числа, символы, комментарии, эквивалентность
Идентификатор в языке программирования ассемблер имеет такой же смысл, как и в любом другом. Допускается использование латинских букв, цифр и символов "_", ".", "?", "@", "$". При этом прописные и строчные буквы эквивалентны, а точка может быть только первым символом идентификатора.
Целые числа в ассемблере можно указывать в системах отсчета с основаниями 2, 8, 10 и 16. Любая другая запись чисел будет рассматриваться компилятором ассемблера в качестве идентификатора.
В записи символьных данных допускается использовать как апострофы, так и кавычки. Если в символьной строке требуется указать один из них, то правила следующие:
- в строке, заключенной в апострофы, кавычки указываются один раз, апостроф - дважды: "can""t", " he said "to be or not to be" ";
- для строки, заключенной в кавычки, правило обратное: дублируются кавычки, апострофы указываются как есть: "couldn"t", " My favourite bar is ""Black Cat"" ".
Для указания комментирования в языке ассемблер используется символ точка с запятой - ";". Допустимо использовать комментарии как в начале строк, так и после команды. Заканчивается комментарий переводом строки.
Директива эквивалентности используется схожим образом тому, как в других языках указывают константные выражения. Эквивалентность указывается следующим способом:
Таким образом в программе все вхождения будут заменяться на, на месте которого допустимо указывать целое число, адрес, строку или другое имя. Директива EQU похожа по своей работе на #define в языке С++.
Директивы данных
Языки высокого уровня (C++, Pascal) являются типизированными. То есть, в них используются данные, имеющие определенный тип, имеются функции их обработки и т. д. В языке программирования ассемблер подобного нет. Существует всего 5 директив для определения данных:
- DB - Byte: выделить 1 байт под переменную.
- DW - Word: выделить 2 байта.
- DD - Double word: выделить 4 байта.
- DQ - Quad word: выделить 8 байтов.
- DT - Ten bytes: выделить 10 байтов под переменную.
Буква D означает Define.
Любая директива может быть использована для объявления любых данных и массивов. Однако для строк рекомендуется использовать DB.
Синтаксис:
В качестве операнда допустимо использовать числа, символы и знак вопрос - "?", обозначающий переменную без инициализации. Рассмотрим примеры:
Real1 DD 12.34 char db "c" ar2 db "123456",0 ; массив из 7 байт num1 db 11001001b ; двоичное число num2 dw 7777o ; восьмеричное число num3 dd -890d ; десятичное число num4 dd 0beah ; шестнадцатеричное число var1 dd ? ; переменная без начального значения ar3 dd 50 dup (0) ; массив из 50 инициализированных эл-тов ar4 dq 5 dup (0, 1, 1.25) ; массив из 15 эл-тов, инициализированный повторами 0, 1 и 1.25
