Эволюция языка программирования Ассемблер

В системе с генерацией имеются специальные программы, анализирующие макрокоманду, которые определяют, какую функцию необходимо выполнить и формируют необходимую последовательность команд, реализующих данную функцию.

Обе указанных системы  используют трансляторы с языками символического кодирования и набор макрокоманд, которые также являются операторами автокода.

Развитые автокоды получили название Ассемблеры. Сервисные программы и пр., как правило, составлены на языках типа Ассемблер.

 

2.1.4. Макрос

 

Язык, являющийся средством для замены последовательности символов описывающих выполнение требуемых действий ЭВМ на более сжатую форму - называется Макрос (средство замены).

В основном, Макрос предназначен  для того, чтобы сократить запись исходной программы. Компонент программного обеспечения, обеспечивающий функционирование макросов, называется макропроцессором. На макропроцессор поступает макроопределяющий и исходный текст. Реакция макропроцессора на вызов - выдача выходного текста.

Макрос одинаково может работать, как с программами, так и с данными.

 

 

2.2 Машинно-независимые языки

 

Машинно-независимые языки – это средство описания алгоритмов решения задач и информации, подлежащей обработке. Они удобны в использовании для широкого круга пользователей и не требуют от них знания особенностей организации функционирования ЭВМ и ВС.

Подобные языки получили название высокоуровневых языков программирования. Программы, составляемые на таких языках, представляют собой последовательности операторов, структурированные согласно правилам рассматривания языка (задачи, сегменты, блоки и т.д.). Операторы языка описывают действия, которые должна выполнять система после трансляции программы на машинных языках[5].

Т.о., командные последовательности (процедуры, подпрограммы), часто используемые в машинных программах, представлены в высокоуровневых языках отдельными операторами. Программист получил возможность не расписывать в деталях вычислительный процесс на уровне машинных команд, а сосредоточиться на основных особенностях алгоритма.

 

 

2.2.1. Проблемно – ориентированные языки

 

С расширением областей применения вычислительной техники  возникла необходимость формализовать  представление постановки и решение  новых классов задач. Необходимо было создать такие языки программирования, которые, используя в данной области обозначения и терминологию, позволили бы описывать требуемые алгоритмы решения для поставленных задач, ими стали проблемно – ориентированные языки. Эти языки, ориентированные на решение определенных проблем, должны обеспечить программиста средствами, позволяющими коротко и четко формулировать задачу и получать результаты в требуемой форме.

Проблемных языков очень  много, например:

Фортран, Алгол – языки, созданные для решения математических

 задач;

Simula, Слэнг - для моделирования;

Лисп, Снобол – для работы со списочными структурами.

 

 

2.2.2. Универсальные языки

 

Универсальные языки были созданы для широкого круга задач: коммерческих, научных, моделирования и т.д. Первый универсальный язык был разработан фирмой IBM, ставший в последовательности языков Пл/1. Второй по мощности универсальный язык называется Алгол-68. Он позволяет работать с символами, разрядами, числами с фиксированной и плавающей запятой. Пл/1 имеет развитую систему операторов для управления форматами, для работы с полями переменной длины, с данными организованными в сложные структуры, и для эффективного использования каналов связи. Язык учитывает включенные во многие машины возможности прерывания и имеет соответствующие операторы. Предусмотрена возможность параллельного выполнения участков программ.

Программы в Пл/1 компилируются с помощью автоматических процедур. Язык использует многие свойства Фортрана, Алгола, Кобола. Однако он допускает не только динамическое, но и управляемое и статистическое распределения памяти.

 

 

2.2.3. Диалоговые языки

 

Появление новых технических  возможностей поставило задачу перед  системными программистами – создать  программные средства, обеспечивающие оперативное взаимодействие человека с ЭВМ их назвали диалоговыми языками.

Эти работы велись в двух направлениях. Создавались специальные управляющие языки для обеспечения оперативного воздействия на прохождение задач, которые составлялись на любых раннее неразработанных (не диалоговых) языках. Разрабатывались также языки, которые кроме целей управления обеспечивали бы описание алгоритмов решения задач.

Необходимость обеспечения  оперативного взаимодействия с пользователем  потребовала сохранения в памяти ЭВМ копии исходной программы  даже после получения объектной  программы в машинных кодах. При внесении изменений в программу с использованием диалогового языка система программирования с помощью специальных таблиц устанавливает взаимосвязь структур исходной и объектной программ. Это позволяет осуществить требуемые редакционные изменения в объектной программе.

Одним из примеров диалоговых языков является Бэйсик.

Бэйсик использует обозначения подобные обычным математическим выражениям. Многие операторы являются упрощенными вариантами операторов языка Фортран. Поэтому этот язык позволяет решать достаточно широкий круг задач.

 

 

2.2.4. Непроцедурные языки

 

Непроцедурные языки составляют группу языков, описывающих организацию данных, обрабатываемых по фиксированным алгоритмам (табличные языки и генераторы отчетов), и языков связи с операционными системами.

Позволяя четко описывать  как задачу, так и необходимые  для её решения действия, таблицы  решений дают возможность в наглядной  форме определить, какие условия  должны быть выполнены прежде чем  переходить к какому-либо действию. Одна таблица решений, описывающая некоторую ситуацию, содержит все возможные блок-схемы реализаций алгоритмов решения.

Табличные методы легко  осваиваются специалистами любых  профессий.

Программы, составленные на табличном языке, удобно описывают  сложные ситуации, возникающие при  системном анализе.

 

3. АССЕМБЛЕР

 

 

3.1 Программирование на языке  Ассемблера

 

Сегодня повсюду используются такие языки высокого уровня как  Бейсик, Фортран и Паскаль. Возможно, вы уже знакомы, по крайней мере, с одним языком высокого уровня. Если вы постоянно пользуетесь персональным компьютером IBM, то вы знаете, что интерпретатор Бейсика является частью системы. Зачем же возиться еще с одним языком программирования, тем более с таким, который сулит определенные трудности? Очевидно, даже располагая современными могучими языками, вы все еще нуждаетесь в Ассемблере из-за его эффективности и точности.

Ассемблерные программы  могут быть очень эффективными. Из программистов, с равными навыками и способностями, работающий на языке Ассемблера создаст программу более компактную и быстродействующую, чем такая же программа, написанная на языке высокого уровня. Это так практически для всех небольших или средних программ. К сожалению, по мере возрастания размеров, программы на языке Ассемблера теряют часть своих преимуществ. Это происходит из-за необходимого в ассемблерной программе внимания к деталям. Как вы видите, язык Ассемблера требует от вас планирования каждого действия компьютера. В небольших программах это позволяет оптимизировать работу программы с аппаратными средствами. В больших же программах огромное количество деталей может помешать вам эффективно работать над самой программой, даже если отдельные компоненты программы окажутся очень неплохими. Безусловно, программирование на языке Ассемблера отвечает потребностям не каждой программы.

Программы на языке Ассемблера очень точны. Поскольку этот язык позволяет программисту непосредственно работать со всем аппаратным обеспечением, ассемблерная программа может делать то, что недоступно никакой другой программе. Несомненно, что в программировании устройств ввода-вывода, где требуется контроль над отдельными разрядами регистров устройства, программирование на языке Ассемблера - единственный подходящий выбор[6].

Ясно, что эффективность и точность языка Ассемблера дают определенные преимущества. Но его детализированность создает и некоторые проблемы. Когда же стоит избирать для программирования язык Ассемблера?

Конечно, вы должны пользоваться программами на языке Ассемблера, когда нет другого способа написать программу. Например, программисты фирмы IBM писали с использованием процедур Ассемблера все программы управления устройствами ввода-вывода для IBM PC. Для управления устройствами ввода-вывода и системой прерываний, потребовалась та точность языка Ассемблера, которую не может обеспечить ни один другой язык программирования. Аналогично, на языке Ассемблера в фирме IBM писались процедуры диагностики, которые должны проверять каждую деталь аппаратуры.

Язык Ассемблера необходим также и в тех случаях, когда главными являются рабочие характеристики программы. Это может быть время исполнения или конечный размер программы. Библиотека математических процедур Фортрана - пример программы, требующей хороших характеристик, как в отношении времени, так и размера. Математические процедуры являются частью любой программы на Фортране, поэтому они должны занимать как можно меньше места. Кроме того, эти процедуры управляют всеми математическими функциями в фортрановской программе и часто используются. Следовательно, они должны исполняться быстро.

Какая программа не подходит для языка Ассемблера? Конечно, вы можете написать на нем любую программу, однако с большой программой лучше работать в языке высокого уровня, таком как Бэйсик или Паскаль. Эти языки позволяют вам сосредоточиться на своей проблеме. Вам не приходится непосредственно иметь дело с тонкостями аппаратного оборудования и процессора. Языки высокого уровня позволяют вам отступить назад и за деревьями увидеть лес.

Очевидно далее, что  вы нуждаетесь в соединении программ языка Ассемблера с программами языков высокого уровня. Здесь мы ограничимся программированием на языке Ассемблера для тех задач, для которых он хорошо подходит, таких как управление вводом-выводом.

И последнее, при программировании на языке Ассемблера и только через написание программ на этом уровне детализации вы можете понять как работает машина на самом нижнем уровне. Если вы хотите узнать о компьютере все, вы должны быть знакомы с его языком ассемблера. Единственный способ добиться этого писать программы на этом языке.

Самыми популярными на сегодняшний  день являются пакеты Turbo Assembler (TASM) фирмы Borland, Macro Assembler for Windows32 (MASM32), созданный Hutch (на основе старого MASM фирмы Microsoft), а также Flat Assembler (FASM), и Netwide Assembler (NASM), развиваемый командой NASM Development Team. Все эти ассемблеры предоставляют весьма широкие возможности для программиста. На них можно писать программы как под DOS, так и под Windows[7].

Существует также множество  других видов ассемблера, число которых  растет. Например: CodeX Assembler, Gema Assembler, Light Macro Assembler (LASM), Lazy Assembler (LZASM), Table Driven Assembler (TDASM), NewBasic++ Assembler (NBASM), TMA Macro Assembler и др.

 

3.2 Описание различных версий  Ассемблера

 

 

3.2.1. Turbo Assembler фирмы Borland

 

Турбо Ассемблер фирмы Borland представляет собой многопроходный ассемблер с разрешением опережающих  ссылок, скоростью ассемблирования  до 48000 строк в минуту (на компьютере IBM PS/2, модель 60), совместимый с макроассемблером фирмы Microsoft MASM и дополнительной возможностью использования режима расширенного синтаксиса. Независимо от вашего опыта в программировании вы, несомненно, оцените эти особенности, а также ряд других средств, которые значительно облегчают программирование на Ассемблере[8].

Среди таких средств  можно кратко упомянуть следующие:

- полная поддержка процессора 80386;

- улучшенная синтаксическая проверка типов;

- упрощенные директивы определения сегментов;

- улучшенное управление листингом;

- расширения инструкций POP и PUSH;

- расширенный  оператор CALL с аргументами и необязательным параметром языка;

- локальные метки;

- локальные идентификаторы в стеке и аргументы вызова в процедурах;

- структуры и объединения;

- вложенные директивы;

- режим QUIRK, эмулирующий MASM;

- полная отладка на уровне исходного текста с помощью Турбо отладчика;

- встроенная утилита генерации перекрестных ссылок (TCREF);

- файлы конфигурации и командные файлы.

Турбо Ассемблер является мощным Ассемблером, работающим с командной строкой, который воспринимает ваши исходные файлы (файлы с расширением *.asm*) и создает из них объектные модули (файлы с расширением *.obj*). После этого вы можете использовать программу-компоновщик фирмы Borland TLINK.EXE, отличающуюся высокой скоростью компоновки, для компоновки полученных объектных модулей и создания выполняемых файлов (файлов с расширением *.exe*).

Турбо Ассемблер создан для работы с процессорами серии 80х86 и 80х87 (более подробно набор инструкций процессоров серии 80х86/80х87 описан в  соответствующих руководствах фирмы Intel).

Turbo Assembler, помимо полной поддержки транслятора фирмы Microsoft имеет дополнительные возможности, объединённые в режиме, названном разработчиками Ideal. Использование этого режима даёт возможность начинающему программисту применять более наглядный и простой стиль разработки программ. Более опытные программисты, пишущие на ассемблере, могут использовать такие возможности режима Ideal, как вложенные структуры, объединения.