2012年软考系统分析师经典教程：汇编语言

　　2.2 汇编语言：

　　汇编语言是一种功能很强的程序设计语言，也是利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的语言。汇编语言，作为一门语汇编语言言，对应于高级语言的编译器，需要一个“汇编器”来把汇编语言原文件汇编成机器可执行的代码。高级的汇编器如MASM，TASM等等为我们写汇编程序提供了很多类似于高级语言的特征，比如结构化、抽象等。在这样的环境中编写的汇编程序，有很大一部分是面向汇编器的伪指令，已经类同于高级语言。现在的汇编环境已经如此高级，即使全部用汇编语言来编写windows的应用程序也是可行的，但这不是汇编语言的长处。汇编语言的长处在于编写高效且需要对机器硬件精确控制的程序。

　　汇编语言是为特定的计算机或者计算机系统设计的面向机器的语言。

　　汇编语言中的语句可以分成两大类：

　　● 与机器指令相对应的可执行汇编语句;

　　● 汇编控制语句，即伪指令。

　　伪指令并不翻译成机器指令，它的作用是控制汇编程序工作。

　　每条汇编语句被划分成4个区，依次是标号区、操作码区、操作数区和注解区。

　　例如：[标号] [操作码] [操作数] [注解]

　　用汇编语言编写的源程序，要通过汇编程序将它翻译成机器语言程序，才能被计算机执行。因此，汇编程序的功能就是将汇编语言所编写的源程序翻译成由机器指令和其他信息组成的目标程序。它的基本工作包括：

　　● 将每一条可执行汇编语句转换成对应的机器指令;

　　● 处理源程序中出现的伪指令。

　　整个汇编程序工作通常要对源程序进行两次扫描才能完成。第一次扫描主要工作是定义符号的值。第二次扫描的目的则是产生目标程序。其中，可执行汇编语句被翻译成对应的二进制代码机器指令，而伪指令会根据伪指令记忆码调用伪指令表对应元素所规定的子程序入口。

　　大多数情况下Linux程序员不需要使用汇编语言，因为即便是硬件驱动这样的底层程序在Linux操作系统中也可以完全用C语言来实现，再加上GCC这一优秀的编译器目前已经能够对最终生成的代码进行很好的优化，的确有足够的理由让我们可以暂时将汇编语言抛在一边了。但实际情况是Linux程序员有时还是需要使用汇编，或者不得不使用汇编，理由很简单：精简、高效和libc无关性。假设要移植Linux到某一特定的嵌入式硬件环境下，首先必然面临如何减少系统大小、提高执行效率等问题，此时或许只有汇编语言能帮上忙了。

　　优点

　　汇编语言直接同计算机的底层软件甚至硬件进行交互，它具有如下一些优点：

　　(1)能够直接访问与硬件相关的存储器或I/O端口;

　　(2)能够不受编译器的限制，对生成的二进制代码进行完全的控制;

　　(3)能够对关键代码进行更准确的控制，避免因线程共同访问或者硬件设备共享引起的死锁;

　　(4)能够根据特定的应用对代码做最佳的优化，提高运行速度;

　　(5)能够最大限度地发挥硬件的功能。

　　缺点

　　同时还应该认识到，汇编语言是一种层次非常低的语言，它仅仅高于直接手工编写二进制的机器指令码，因此不可避免地存在一些缺点：

　　(1)编写的代码非常难懂，不好维护;

　　(2)很容易产生bug，难于调试;

　　(3)只能针对特定的体系结构和处理器进行优化;

　　(4)开发效率很低，时间长且单调。

　　特点

　　汇编语言比机器语言易于读写、调试和修改，同时具有机器语言全部优点。但在编写复杂程序时，相对高级语言代码量较大，而且汇编语言依赖于具体的处理器体系结构，不能通用，因此不能直接在不同处理器体系结构之间移植。汇编语言的特点：

　　1.面向机器的低级语言，通常是为特定的计算机或系列计算机专门设计的。

　　2.保持了机器语言的优点，具有直接和简捷的特点。

　　3.可有效地访问、控制计算机的各种硬件设备，如磁盘、存储器、CPU、I/O端口等。

　　4.目标代码简短，占用内存少，执行速度快，是高效的程序设计语言。

　　5.经常与高级语言配合使用，应用十分广泛。

　　对于不同型号的计算机，有着不同的结构的汇编语言。

　　汇编语言由于采用了助记符号来编写程序，比用机器语言的二进制代码编程要方便些，在一定程度上简化了编程过程。汇编语言的特点是用符号代替了机器指令代码，而且助记符与指令代码一一对应，基本保留了机器语言的灵活性。使用汇编语言能面向机器并较好地发挥机器的特性，得到质量较高的程序。

　　汇编语言是面向具体机型的，它离不开具体计算机的指令系统，因此，对于不同型号的计算机，有着不同的结构的汇编语言，而且，对于同一问题所编制的汇编语言程序在不同种类的计算机间是互不相通的。

　　汇编语言中由于使用了助记符号，用汇编语言编制的程序输入计算机，计算机不能象用机器语言编写的程序一样直接识别和执行，必须通过预先放入计算机的“汇编程序”中进行加工和翻译，才能变成能够被计算机直接识别和处理的二进制代码程序。用汇编语言等非机器语言书写好的符号程序称为源程序，运行时汇编程序要将源程序翻译成目标程序。目标程序是机器语言程序，当它被安置在内存的预定位置上，就能被计算机的CPU处理和执行。

　　汇编语言像机器指令一样，是硬件操作的控制信息，因而仍然是面向机器的语言，使用起来还是比较繁琐费时，通用性也差。但是，汇编语言用来编制系统软件和过程控制软件，其目标程序占用内存空间少，运行速度快，有着高级语言不可替代的用途。

　　应用

　　汇编语言作为最基本的编程语言之一，汇编语言虽然应用的范围不算很广，但重要性却勿庸置疑，因为它能够完成许多其它汇编语言程序设计语言所无法完成的功能。就拿Linux内核来讲，虽然绝大部分代码是用C语言编写的，但仍然不可避免地在某些关键地方使用了汇编代码，其中主要是在Linux的启动部分。由于这部分代码与硬件的关系非常密切，即使是C语言也会有些力不从心，而汇编语言则能够很好扬长避短，最大限度地发挥硬件的性能。

　　1.70%以上的系统软件是用汇编语言编写的。

　　2.某些快速处理、位处理、访问硬件设备等高效程序是用汇编语言编写的。

　　3.某些高级绘图程序、视频游戏程序是用汇编语言编写的。

　　汇编语言是理解整个计算机系统的最佳起点和最有效途径，人们经常认为汇编语言的应用范围很小，而忽视它的重要性。其实汇编语言对每一个希望学习计算机科学与技术的人来说都是非常重要的，是不能不学习的语言。所有可编程计算机都向人们提供机器指令，通过机器指令人们能够使用机器的逻辑功能。所有程序，不论用何种语言编制，都必须转成机器指令，运用机器的逻辑功能，其功能才能得以实现。机器的逻辑功能，软件系统功能构筑其上，硬件系统功能运行于下。汇编语言直接描述机器指令，比机器指令容易记忆和理解。通过学习和使用汇编语言，能够感知、体会、理解机器的逻辑功能，向上为理解各种软件系统的原理，打下技术理论基础;向下为掌握硬件系统的原理，打下实践应用基础。学习汇编语言，向上可以理解软件，向下能够感知硬件，是我们理解整个计算机系统的最佳起点。

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