Ассемблер — язык программирования низкого уровня¶

Ассемблер — это символьный язык программирования низкого уровня, в котором инструкции программы записываются в виде мнемонических кодов, соответствующих машинным командам процессора. Программа на ассемблере (ассемблерный исходный код) преобразуется в объектный код с помощью программы-ассемблировщика (также называемой ассемблером). Ассемблер является одним из немногих языков, имеющих практически 1:1 соответствие между инструкциями исходного текста и машинными командами исполняемого файла.

¶История

Термин «ассемблер» происходит от английского слова assemble — «собирать». Первые ассемблеры появились в конце 1940-х — начале 1950-х годов одновременно с развитием электронных вычислительных машин. Изначально программы для ЭВМ записывались в виде потока машинных кодов (чисел) вручную или на перфокартах. Работа с такими программами была крайне трудоёмкой и подверженной ошибкам, поэтому возникла идея использовать символьные обозначения для команд.

Одним из ранних примеров является ассемблер для машины UNIVAC I (1951). Значительный вклад в развитие ассемблерного языка внесли специалисты IBM — в частности, для системы IBM System/360 в 1960-х годах был создан ассемблер, ставший стандартом для целого семейства машин.

С развитием языков высокого уровня (Fortran, C и других) ассемблер не исчез, а занял нишу инструмента для задач, требующих точного контроля над аппаратными ресурсами.

¶Принцип работы

Программа-ассемблировщик читает текстовый файл с исходным кодом и преобразует его в объектный модуль (обычно в формате, содержащем машинный код и таблицу символов). Далее объектный модуль передаётся компоновщику (линковщику), который разрешает внешние ссылки и формирует исполняемый файл.

Типичный ассемблерный код содержит:

• Мнемоники команд — текстовые обозначения машинных инструкций (например, MOV, ADD, JMP для архитектуры x86);
• Операнды — регистры, адреса памяти, константы;
• Директивы ассемблера — инструкции для самого ассемблировщика (выделение памяти, определение констант, управление секциями);
• Метки — имена точек входа для команд перехода.

Пример простой программы на ассемблере x86 (NASM):

``asm section .data msg db "Hello", 10 section .text global _start _start: mov eax, 4 mov ebx, 1 mov ecx, msg mov edx, 6 int 0x80 mov eax, 1 xor ebx, ebx int 0x80 ``

¶Классификация

Ассемблеры различаются по нескольким признакам:

В России и странах СНГ широкое распространение получил ассемблер для процессоров семейства x86, в частности в образовательных целях и при изучении устройства компьютера.

¶Применение

Ассемблер находит применение в ряде областей:

• Драйверы устройств и системное программирование — работа с регистрами, прерываниями, управление памятью;
• Встраиваемые системы — особенно на микроконтроллерах с ограниченными ресурсами;
• Критичные к производительности участки кода — оптимизированные под конкретный процессор подпрограммы;
• Реверс-инжиниринг и анализ вредоносного ПО — изучение скомпилированных программ;
• Криптография — реализации алгоритмов, устойчивые к атакам по сторонним каналам;
• Образование — изучение устройства процессора и принципов работы компьютера.

¶Преимущества и недостатки

К достоинствам ассемблера относятся:

• Полный контроль над генерируемым машинным кодом;
• Возможность достижения максимальной производительности;
• Минимальный размер исполняемых файлов;
• Доступ ко всем ресурсам процессора.

Недостатки:

• Низкая переносимость — код пишется под конкретную архитектуру (и часто под конкретную версию процессора);
• Низкая производительность труда программиста;
• Высокая вероятность ошибок;
• Сложность отладки и сопровождения;
• Необходимость ручной оптимизации того, что компиляторы языков высокого уровня выполняют автоматически.

¶Основные ассемблиры

¶Источники

• Таненбаум Э. «Архитектура компьютера»
• Иванов С. В. «Ассемблер. Полный курс»
• Документация NASM (nasm.us)
• IBM System/360 Principles of Operation