Узнайте все об IT
вместе с Павлом Волей
Кнопка закрыть топ-бар
ГлавнаяБлогЯзык ассемблера: в чем суть и нужно ли изучать сегодня
Создание сайта html
3 408
Время чтения: 16 минут

Язык ассемблера: в чем суть и нужно ли изучать сегодня

Сохранить статью:
Сохранить статью:
В статье рассказывается:
  1. Характеристика языка ассемблера
  2. Синтаксис языка ассемблера
  3. Плюсы и минусы языка ассемблера
  4. Применение языка ассемблера
  5. Стоит ли изучать язык ассемблера в 2022 году
  6. Полезные книги для изучения языка ассемблера

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.

Характеристика языка ассемблера
Характеристика языка ассемблера

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.

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&T-синтаксис и Intel-синтаксис.

Данные стандарты записываются с применением единого формата, и выглядит он так:

Синтаксис языка ассемблера
Синтаксис языка ассемблера

Опкод – это и есть ассемблерная команда. Он выступает в роли инструкции к определенному процессору. В записи могут присутствовать специальные префиксы, а среди них, в свою очередь бывают изменения, представленные адресациями и повторениями.

Операндами же тут являются названия регистров, констант, адресов, хранящихся в оперативной памяти компьютера. Но имейте в виду, что между стандартами синтаксиса существует отличие. Какое именно? В процессе адресации может меняться порядок перечисления операндов. При этом для процессоров, объединенных одной архитектурой, используемые команды будут одинаковыми.

Плюсы и минусы языка ассемблера

Преимущества:

  • Ассемблер – машинный язык, позволяющий максимально задействовать возможности процессора. При этом применять как можно меньше команд и обращений к памяти, что уменьшает размер и повышает скорость работы программы.
  • Доступ к расширенным наборам инструкций процессора (MMX, SSE, SSE2, SSE3).
  • Доступность портов входа-выхода и особых регистров процессора. Обычно в операционных системах этими опциями можно пользоваться лишь применительно к драйверам и модулям ядра.
  • Можно задействовать самомодифицирующийся код, причем и перемещаемый – тоже. Очень во многих случаях это недоступная опция из-за запрета на запись в страницы кода (аппаратных записей это тоже касается). Впрочем, большая часть используемых систем имеет недостатки, по причине которых становится доступно исполнение кода, если только он расположен в сегменте данных, где запись не запрещена.
  • Возможность адаптироваться под используемую платформу.
ТОП-30 IT-профессий
2022 года с доходом
от 200 000 ₽
Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.
Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Александр Сагун
Александр Сагун
Исполнительный
директор Geekbrains
pdf иконка

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2022

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

doc иконка

Подборка 50+ ресурсов об IT-сфере

Только лучшие телеграм-каналы, каналы Youtube, подкасты, форумы и многое другое для того, чтобы узнавать новое про IT

pdf иконка

ТОП 50+ сервисов и приложений от Geekbrains

Безопасные и надежные программы для работы в наши дни

pdf 3,7mb
doc 1,7mb
Уже скачали 12535 pdf иконка

И всё же имейте в виду, что используемые сейчас в операционных системах и компиляторах современные технологии безопасности не дают возможности применять самомодифицирующийся код. Они не позволяют задействовать один и тот же участок памяти и для исполнения программы, и для записи (имеется в виду технология W^X).

W^X применяется в OpenBSD, Linux, иных BSD-системах. Microsoft Windows использует у себя близкую по сути технологию DEP (для версий от Windows XP SP2 и далее).

Недостатки:

  • Громоздкие коды, много мелких дополнительных задач, гораздо меньше библиотек, чем в высокоуровневых языках.
  • Процесс чтения и поиска ошибок довольно сложен, впрочем, смотря какой выбран стиль программирования, и какие есть комментарии.
  • Современные алгоритмы оптимизации, используемые в высокоуровневых языках, позволяют компилировать более эффективные программы, то есть, времени на их разработку уходит меньше, а качество получается лучше.
  • Возможность перенесения только на совместимые платформы.
  • В современных проектах ассемблер применять труднее.

Применение языка ассемблера

Из-за того, что язык ассемблер трудноприменим для разработки объёмных программных комплексов, стали появляться новые высокоуровневые языки, такие как Фортран, Лисп, Кобол, Паскаль, Си и другие. Именно они (и придуманные вслед за ними языки) сейчас активно используются в современных информационных технологиях.

Тем не менее и языки ассемблера остаются, что называется «при деле». Благодаря своим уникальным достоинствам, они демонстрируют высокую эффективность и возможность задействования в полной мере мощностей и уникального инструментария конкретной платформы.

Применение языка ассемблера
Применение языка ассемблера

Язык ассемблер отлично подходит для написания программ, где важными критериями является:

  • скорость работы (игры, драйверы);
  • объём доступной для использования памяти (вирусные и защитные программы, встраиваемое ПО, программы для микроконтроллеров и микропроцессоров, загрузочные сектора).

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 11.07
Как за 3 часа
разбираться в IT
лучше, чем 90%
новичков и выйти на
доход в 200 000 ₽?
Приглашаем вас на бесплатный онлайн-интенсив «Путь в IT»! За несколько часов эксперты GeekBrains разберутся, как устроена сфера информационных технологий, как в нее попасть и развиваться.
Александр Волчек CEO GeekBrains

Интенсив «Путь в IT» поможет:

  • За 3 часа разбираться в IT лучше, чем 90% новичков.
  • Понять, что действительно ждет IT-индустрию в ближайшие 10 лет.
  • Узнать как по шагам c нуля выйти на доход в 200 000 ₽ в IT.
При регистрации вы получите в подарок:
pdf иконка

«Колесо компетенций»

Тест, в котором вы оцениваете свои качества и узнаете, какая профессия в IT подходит именно вам

doc иконка

«Критические ошибки, которые могут разрушить карьеру»

Собрали 7 типичных ошибок, четвертую должен знать каждый!

pdf иконка

Тест "Есть ли у вас синдром самозванца?"

Мини-тест из 11 вопросов поможет вам увидеть своего внутреннего критика

pdf иконка

Гайд по профессиям в IT

5 профессий с данными о навыках и средней заработной плате

Хотите сделать первый шаг и погрузиться в мир информационных технологий? Регистрируйтесь и смотрите интенсив:
Только до 11 июля
Осталось 17 мест
  • 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 2022 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.

Именно он раскрывает принцип работы машинных команд, без чего не обойтись ни одному программисту, даже если конкретно на ассемблере он никогда ничего писать не будет. Это точно так же, как, не зная азов арифметики, нельзя стать математиком. Не важно, на каком языке вы собираетесь писать коды, но вы должны иметь представление о том, как процессор будет реагировать на те или иные команды. В противном случае программист станет наваливать в одну кучу известные ему операции, не особо понимая, каким будет конечный результат.

Стоит ли изучать язык ассемблера
Стоит ли изучать язык ассемблера

Да, когда компьютеры были ещё не очень мощными, ассемблер находился на самом пике популярности, но и сейчас к нему вдруг снова возрос интерес. Почему? Мир накрывает гигантская волна IoT. А когда есть необходимость использования большого числа компьютеров, объединенных одной целью, то во главу угла ставится невысокая себестоимость и большая скорость работы. И вот тут ассемблер вновь становится незаменимым решением.

Получается, что если вы разработчик приложений для мобильных устройств, то ассемблер – не для вас. Но если вы работаете на С, и используете микроконтроллер, то без ассемблера здесь точно не обойтись, иначе вряд ли ваш путь в программировании будет успешным.

Полезные книги для изучения языка ассемблера

  • Майкл Абраш, «Zen of Assembly Language». Книга подходит для изучения языка с нуля. Автор учит читателя мыслить шире, когда необходимо с помощью инструмента такого низкого уровня решать достаточно сложные задачи.
  • Джонатан Бартлетт, «Programming from the Ground Up». Вторая книга, рекомендованная к прочтению. Язык изложения достаточно сух, однако, тут много ценных рекомендаций и технических характеристик.
  • Рэй Сейфарт, «Introduction to 64 Bit Assembly Language, Programming for Linux and OS X». Язык ассемблера представлен здесь, как основа для любых устройств и систем. Во всем этом трудно будет разобраться новичку, книга подходит тем, у кого уже есть опыт в программировании (пусть даже небольшой).
  • Уип Ирвинг, «Assembly Language for x86 Processors». По названию понятно, что это скорее справочное пособие, чем учебное. Студентам его рекомендуют, как дополнительную литературу. Но учитывая, что процессоры, о которых идет речь, очень распространены, и работать с ними, скорее всего, придется, то книга все-таки оказывается в списке must-read.
  • Рандэлл Хайд, «PC Assembly Language». Хорошее пособие для начинающих программистов. Есть мнение, что именно её чаще всего рекомендуют в интернете для изучения данной сферы.
  • Пол Картер, «PC Assembly Language». Книга дает отличное обучение по ассемблеру, в ней много примеров, причем, с указанием их использования для реальной жизни.
  • Пирогов Владислав, «Ассемблер и дизассемблирование». Разумеется, и русскоязычные материалы в этом списке тоже должны присутствовать. Тут вы найдёте и примеры кода, и описание актуального инструментария, и ответы на самые часто задаваемые вопросы.
  • Калашников Олег, «Ассемблер? Это просто! Учимся программировать». Подходит для второй ступени изучения языка ассемблера. То есть, нужно уже иметь некоторую базу знаний, прежде чем брать в руки именно данную книгу.
  • Марек Рудольф, «Ассемблер на примерах». Вот это – как раз то, что нужно новичку. Тут все излагается прямо «с нуля», в простой и доступной для понимания форме (хоть книга и не российского происхождения).
Таким образом, представление о языке программирования ассемблер у вас уже есть. И стало понятно, почему он и на сегодняшний день продолжает оставаться актуальным. Но имейте в виду, что если вы только начинаете свой путь в программировании, то первыми в списке для изучения должны стать высокоуровневые языки, а после этого можно «погружаться» и в ассемблер.

Если уже определились с выбором, и уверены, что язык вам необходим, то дерзайте, постигайте основы, узнавайте язык глубже, продолжайте развивать свой опыт и навыки в программировании.

Оцените статью
Рейтинг: 5
( голосов 1 )
Поделиться статьей
Добавить комментарий

Забрать
гарантированный
подарок

Получите бесплатно подборку файлов от GeekBrains:

Осталось 17 мест

Поздравляем!
Вы выиграли:

2-х дневный интенсив "Путь в IT"

Не пропустите сообщение!
Мы скоро свяжемся с вами!

Редирект для продолжения диалога
×
Максим Федотов
Максим Федотов печатает ...