2012年軟考系統(tǒng)分析師經(jīng)典教程：匯編語言

　　2.2 匯編語言：

　　匯編語言是一種功能很強(qiáng)的程序設(shè)計語言，也是利用計算機(jī)所有硬件特性并能直接控制硬件的語言。匯編語言，作為一門語匯編語言言，對應(yīng)于高級語言的編譯器，需要一個“匯編器”來把匯編語言原文件匯編成機(jī)器可執(zhí)行的代碼。高級的匯編器如MASM，TASM等等為我們寫匯編程序提供了很多類似于高級語言的特征，比如結(jié)構(gòu)化、抽象等。在這樣的環(huán)境中編寫的匯編程序，有很大一部分是面向匯編器的偽指令，已經(jīng)類同于高級語言�，F(xiàn)在的匯編環(huán)境已經(jīng)如此高級，即使全部用匯編語言來編寫windows的應(yīng)用程序也是可行的，但這不是匯編語言的長處。匯編語言的長處在于編寫高效且需要對機(jī)器硬件精確控制的程序。

　　匯編語言是為特定的計算機(jī)或者計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的面向機(jī)器的語言。

　　匯編語言中的語句可以分成兩大類：

　　● 與機(jī)器指令相對應(yīng)的可執(zhí)行匯編語句;

　　● 匯編控制語句，即偽指令。

　　偽指令并不翻譯成機(jī)器指令，它的作用是控制匯編程序工作。

　　每條匯編語句被劃分成4個區(qū)，依次是標(biāo)號區(qū)、操作碼區(qū)、操作數(shù)區(qū)和注解區(qū)。

　　例如：[標(biāo)號] [操作碼] [操作數(shù)] [注解]

　　用匯編語言編寫的源程序，要通過匯編程序?qū)⑺�翻譯成機(jī)器語言程序，才能被計算機(jī)執(zhí)行。因此，匯編程序的功能就是將匯編語言所編寫的源程序翻譯成由機(jī)器指令和其他信息組成的目標(biāo)程序。它的基本工作包括：

　　● 將每一條可執(zhí)行匯編語句轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的機(jī)器指令;

　　● 處理源程序中出現(xiàn)的偽指令。

　　整個匯編程序工作通常要對源程序進(jìn)行兩次掃描才能完成。第一次掃描主要工作是定義符號的值。第二次掃描的目的則是產(chǎn)生目標(biāo)程序。其中，可執(zhí)行匯編語句被翻譯成對應(yīng)的二進(jìn)制代碼機(jī)器指令，而偽指令會根據(jù)偽指令記憶碼調(diào)用偽指令表對應(yīng)元素所規(guī)定的子程序入口。

　　大多數(shù)情況下Linux程序員不需要使用匯編語言，因為即便是硬件驅(qū)動這樣的底層程序在Linux操作系統(tǒng)中也可以完全用C語言來實現(xiàn)，再加上GCC這一優(yōu)秀的編譯器目前已經(jīng)能夠?qū)ψ罱K生成的代碼進(jìn)行很好的優(yōu)化，的確有足夠的理由讓我們可以暫時將匯編語言拋在一邊了。但實際情況是Linux程序員有時還是需要使用匯編，或者不得不使用匯編，理由很簡單：精簡、高效和libc無關(guān)性。假設(shè)要移植Linux到某一特定的嵌入式硬件環(huán)境下，首先必然面臨如何減少系統(tǒng)大小、提高執(zhí)行效率等問題，此時或許只有匯編語言能幫上忙了。

　　優(yōu)點

　　匯編語言直接同計算機(jī)的底層軟件甚至硬件進(jìn)行交互，它具有如下一些優(yōu)點：

　　(1)能夠直接訪問與硬件相關(guān)的存儲器或I/O端口;

　　(2)能夠不受編譯器的限制，對生成的二進(jìn)制代碼進(jìn)行完全的控制;

　　(3)能夠?qū)﹃P(guān)鍵代碼進(jìn)行更準(zhǔn)確的控制，避免因線程共同訪問或者硬件設(shè)備共享引起的死鎖;

　　(4)能夠根據(jù)特定的應(yīng)用對代碼做最佳的優(yōu)化，提高運(yùn)行速度;

　　(5)能夠最大限度地發(fā)揮硬件的功能。

　　缺點

　　同時還應(yīng)該認(rèn)識到，匯編語言是一種層次非常低的語言，它僅僅高于直接手工編寫二進(jìn)制的機(jī)器指令碼，因此不可避免地存在一些缺點：

　　(1)編寫的代碼非常難懂，不好維護(hù);

　　(2)很容易產(chǎn)生bug，難于調(diào)試;

　　(3)只能針對特定的體系結(jié)構(gòu)和處理器進(jìn)行優(yōu)化;

　　(4)開發(fā)效率很低，時間長且單調(diào)。

　　特點

　　匯編語言比機(jī)器語言易于讀寫、調(diào)試和修改，同時具有機(jī)器語言全部優(yōu)點。但在編寫復(fù)雜程序時，相對高級語言代碼量較大，而且匯編語言依賴于具體的處理器體系結(jié)構(gòu)，不能通用，因此不能直接在不同處理器體系結(jié)構(gòu)之間移植。匯編語言的特點：

　　1.面向機(jī)器的低級語言，通常是為特定的計算機(jī)或系列計算機(jī)專門設(shè)計的。

　　2.保持了機(jī)器語言的優(yōu)點，具有直接和簡捷的特點。

　　3.可有效地訪問、控制計算機(jī)的各種硬件設(shè)備，如磁盤、存儲器、CPU、I/O端口等。

　　4.目標(biāo)代碼簡短，占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快，是高效的程序設(shè)計語言。

　　5.經(jīng)常與高級語言配合使用，應(yīng)用十分廣泛。

　　對于不同型號的計算機(jī)，有著不同的結(jié)構(gòu)的匯編語言。

　　匯編語言由于采用了助記符號來編寫程序，比用機(jī)器語言的二進(jìn)制代碼編程要方便些，在一定程度上簡化了編程過程。匯編語言的特點是用符號代替了機(jī)器指令代碼，而且助記符與指令代碼一一對應(yīng)，基本保留了機(jī)器語言的靈活性。使用匯編語言能面向機(jī)器并較好地發(fā)揮機(jī)器的特性，得到質(zhì)量較高的程序。

　　匯編語言是面向具體機(jī)型的，它離不開具體計算機(jī)的指令系統(tǒng)，因此，對于不同型號的計算機(jī)，有著不同的結(jié)構(gòu)的匯編語言，而且，對于同一問題所編制的匯編語言程序在不同種類的計算機(jī)間是互不相通的。

　　匯編語言中由于使用了助記符號，用匯編語言編制的程序輸入計算機(jī)，計算機(jī)不能象用機(jī)器語言編寫的程序一樣直接識別和執(zhí)行，必須通過預(yù)先放入計算機(jī)的“匯編程序”中進(jìn)行加工和翻譯，才能變成能夠被計算機(jī)直接識別和處理的二進(jìn)制代碼程序。用匯編語言等非機(jī)器語言書寫好的符號程序稱為源程序，運(yùn)行時匯編程序要將源程序翻譯成目標(biāo)程序。目標(biāo)程序是機(jī)器語言程序，當(dāng)它被安置在內(nèi)存的預(yù)定位置上，就能被計算機(jī)的CPU處理和執(zhí)行。

　　匯編語言像機(jī)器指令一樣，是硬件操作的控制信息，因而仍然是面向機(jī)器的語言，使用起來還是比較繁瑣費時，通用性也差。但是，匯編語言用來編制系統(tǒng)軟件和過程控制軟件，其目標(biāo)程序占用內(nèi)存空間少，運(yùn)行速度快，有著高級語言不可替代的用途。

　　應(yīng)用

　　匯編語言作為最基本的編程語言之一，匯編語言雖然應(yīng)用的范圍不算很廣，但重要性卻勿庸置疑，因為它能夠完成許多其它匯編語言程序設(shè)計語言所無法完成的功能。就拿Linux內(nèi)核來講，雖然絕大部分代碼是用C語言編寫的，但仍然不可避免地在某些關(guān)鍵地方使用了匯編代碼，其中主要是在Linux的啟動部分。由于這部分代碼與硬件的關(guān)系非常密切，即使是C語言也會有些力不從心，而匯編語言則能夠很好揚(yáng)長避短，最大限度地發(fā)揮硬件的性能。

　　1.70%以上的系統(tǒng)軟件是用匯編語言編寫的。

　　2.某些快速處理、位處理、訪問硬件設(shè)備等高效程序是用匯編語言編寫的。

　　3.某些高級繪圖程序、視頻游戲程序是用匯編語言編寫的。

　　匯編語言是理解整個計算機(jī)系統(tǒng)的最佳起點和最有效途徑，人們經(jīng)常認(rèn)為匯編語言的應(yīng)用范圍很小，而忽視它的重要性。其實匯編語言對每一個希望學(xué)習(xí)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的人來說都是非常重要的，是不能不學(xué)習(xí)的語言。所有可編程計算機(jī)都向人們提供機(jī)器指令，通過機(jī)器指令人們能夠使用機(jī)器的邏輯功能。所有程序，不論用何種語言編制，都必須轉(zhuǎn)成機(jī)器指令，運(yùn)用機(jī)器的邏輯功能，其功能才能得以實現(xiàn)。機(jī)器的邏輯功能，軟件系統(tǒng)功能構(gòu)筑其上，硬件系統(tǒng)功能運(yùn)行于下。匯編語言直接描述機(jī)器指令，比機(jī)器指令容易記憶和理解。通過學(xué)習(xí)和使用匯編語言，能夠感知、體會、理解機(jī)器的邏輯功能，向上為理解各種軟件系統(tǒng)的原理，打下技術(shù)理論基礎(chǔ);向下為掌握硬件系統(tǒng)的原理，打下實踐應(yīng)用基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)匯編語言，向上可以理解軟件，向下能夠感知硬件，是我們理解整個計算機(jī)系統(tǒng)的最佳起點。

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