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汇编语言与计算机

时间:2024-10-16 百科知识 版权反馈
【摘要】:汇编语言是汇编指令集、伪指令集和使用它们规则的统称。用汇编语言编写的程序称为汇编语言程序,或汇编语言源程序,在本教材中或特定的环境下,也可简称为源程序。汇编语言指令是机器指令的一种符号表示,而不同类型的CPU有不同的机器指令系统,也就有不同的汇编语言,所以,汇编语言程序与机器有着密切的关系。由于汇编语言程序要安排运算的每一个细节,这就使得编写汇编语言程序比较繁琐、复杂。

1.4 汇编语言与计算机

1.4.1 计算机程序设计语言

1.机器语言

机器指令是CPU能直接识别并执行的指令,它的表现形式是二进制编码。机器指令通常由操作码和操作数两部分组成,操作码指出该指令所要完成的操作,即指令的功能,操作数指出参与运算的对象,以及运算结果所存放的位置等。

由于机器指令与CPU紧密相关,所以,不同种类的CPU所对应的机器指令也就不同,而且它们的指令系统往往相差很大。但对同一系列的CPU来说,为了满足各型号之间具有良好的兼容性,要做到:新一代CPU的指令系统必须包括先前同系列CPU的指令系统。只有这样,先前开发出来的各类程序在新一代CPU上才能正常运行。

机器语言是用来直接描述机器指令、使用机器指令的规则等。它是CPU能直接识别的唯一一种语言,也就是说,CPU能直接执行用机器语言描述的程序。

用机器语言编写程序是早期经过严格训练的专业技术人员的工作,普通的程序员一般难以胜任,而且用机器语言编写的程序不易读、出错率高、难以维护,也不能直观地反映用计算机解决问题的基本思路。

2.汇编语言

为了改善机器指令的可读性,选用了一些能反映机器指令功能的单词或词组来代表该机器指令,而不再关心机器指令的具体二进制编码。与此同时,也把CPU内部的各种资源符号化,使用该符号名也等于引用了该具体的物理资源。

如此一来,令人难懂的二进制机器指令就可以用通俗易懂的、具有一定含义的符号指令来表示了,于是,汇编语言就有了雏型。现在,我们称这些具有一定含义的符号为助忆符,用指令助忆符、符号地址等组成的符号指令称为汇编格式指令(或汇编指令)。

汇编语言是汇编指令集、伪指令集和使用它们规则的统称。伪指令是在程序设计时所需要的一些辅助性说明指令,它不对应具体的机器指令,有关内容在以后的各章节中会有详细叙述,在此不展开介绍。

用汇编语言编写的程序称为汇编语言程序,或汇编语言源程序,在本教材中或特定的环境下,也可简称为源程序。汇编语言程序要比用机器指令编写的程序容易理解和维护。

一种汇编语言只能用于特定的CPU。也就是说,不同的CPU其汇编语言的指令语法亦不相同。个人电脑由1981年推出至今,其CPU发展过程为:8086→80286→80386→80486→PENTIUM →……,还有AMD、CYRIX等旁支。后面兼容前面CPU的功能,只不过多了些指令(如多能奔腾的MMX指令集)、增大了寄存器(如386的32位EAX)、增多了寄存器(如486的FS)。为确保汇编程序可以适用于各种机型,所以推荐使用8086汇编语言,其兼容性最佳。

3.高级语言

机器语言和汇编语言都是面向机器的语言,而人们希望能用接近于自然语言数学语言的工具来表示算法,这样就出现了高级语言,高级语言也称为“算法语言”。典型的高级语言有C、Foxpro、Delphi等。

1.4.2 汇编语言的特点及功能

汇编语言程序归纳起来大概有以下几个主要特性。

1.与机器相关性

汇编语言指令是机器指令的一种符号表示,而不同类型的CPU有不同的机器指令系统,也就有不同的汇编语言,所以,汇编语言程序与机器有着密切的关系。

由于汇编语言程序与机器的相关性,所以,除了同系列、不同型号CPU之间的汇编语言程序有一定程度的可移植性之外,其他不同类型(如小型机和微机等)CPU之间的汇编语言程序是无法移植的,也就是说,汇编语言程序的通用性和可移植性要比高级语言程序低。

2.执行的高效率

正因为汇编语言有“与机器相关性”的特性,程序员用汇编语言编写程序时,可充分发挥自己的聪明才智,对机器内部的各种资源进行合理的安排,让它们始终处于最佳的使用状态,这样做的最终效果就是:程序的执行代码短,执行速度快。

3.编写程序的复杂性

汇编语言是一种面向机器的语言,其汇编指令与机器指令基本上一一对应,所以,汇编指令也同机器指令一样具有功能单一、具体的特点。要想完成某件工作(如计算A+B+C等),就必须安排CPU的每步工作(如先计算A+B,再把C加到前者的结果上)。另外,在编写汇编语言程序时,还要考虑机器资源的限制、汇编指令的细节和限制等。

由于汇编语言程序要安排运算的每一个细节,这就使得编写汇编语言程序比较繁琐、复杂。一个简单的计算公式或计算方法,也要用一系列汇编指令一步一步来实现。

汇编语言的特点明显,其“与机器相关”和“执行的高效率”导致其可移植性差和调试难。所以,我们在选用汇编语言时要根据实际的应用环境,尽可能避免其缺点对整个应用系统的影响。

下面简单列举几个领域以示说明,但不要把它们绝对化。

1.适用的领域

(1)要求执行效率高、反应快的领域,如操作系统内核,工业控制,实时系统等;

(2)系统性能的瓶颈,或频繁被使用子程序或程序段;

(3)与硬件资源密切相关的软件开发,如设备驱动程序等;

(4)受存储容量限制的应用领域,如家用电器的计算机控制功能等;

(5)没有适当的高级语言开发环境。

2.不宜使用的领域

(1)大型软件的整体开发;

(2)没有特殊要求的一般应用系统的开发等。

3.在嵌入式系统中的应用

(1)底层的开发就需要用到汇编语言

(2)ARM系统中的一些硬件驱动以及在bootloader 编写中的一些硬件初始化就需要用汇编语言写,另外就是在你用C语言编写应用程序的时候,有时候需要在C语言中嵌入汇编代码来完成一些C语言完成不了的工作。

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