2.2 匯編語言：

　　匯編語言是一種功能很強的程序設計語言，也是利用計算機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器可執行的代碼。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，比如結構化、抽象等。在這樣的環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，已經類同于高級語言。現在的匯編環境已經如此高級，即使全部用匯編語言來編寫windows的應用程序也是可行的，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器硬件精確控制的程序。

　　匯編語言是為特定的計算機或者計算機系統設計的面向機器的語言。

　　匯編語言中的語句可以分成兩大類：

　　● 與機器指令相對應的可執行匯編語句;

　　● 匯編控制語句，即偽指令。

　　偽指令并不翻譯成機器指令，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，依次是標號區、操作碼區、操作數區和注解區。

　　例如：[標號] [操作碼] [操作數] [注解]

　　用匯編語言編寫的源程序，要通過匯編程序將它翻譯成機器語言程序，才能被計算機執行。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器指令和其他信息組成的目標程序。它的基本工作包括：

　　● 將每一條可執行匯編語句轉換成對應的機器指令;

　　● 處理源程序中出現的偽指令。

　　整個匯編程序工作通常要對源程序進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生目標程序。其中，可執行匯編語句被翻譯成對應的二進制代碼機器指令，而偽指令會根據偽指令記憶碼調用偽指令表對應元素所規定的子程序入口。

　　大多數情況下Linux程序員不需要使用匯編語言，因為即便是硬件驅動這樣的底層程序在Linux操作系統中也可以完全用C語言來實現，再加上GCC這一優秀的編譯器目前已經能夠對最終生成的代碼進行很好的優化，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無關性。假設要移植Linux到某一特定的嵌入式硬件環境下，首先必然面臨如何減少系統大小、提高執行效率等問題，此時或許只有匯編語言能幫上忙了。

　　優點

　　匯編語言直接同計算機的底層軟件甚至硬件進行交互，它具有如下一些優點：

　　(1)能夠直接訪問與硬件相關的存儲器或I/O端口;

　　(2)能夠不受編譯器的限制，對生成的二進制代碼進行完全的控制;

　　(3)能夠對關鍵代碼進行更準確的控制，避免因線程共同訪問或者硬件設備共享引起的死鎖;

　　(4)能夠根據特定的應用對代碼做最佳的優化，提高運行速度;

　　(5)能夠最大限度地發揮硬件的功能。

　　缺點

　　同時還應該認識到，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制的機器指令碼，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;

　　(2)很容易產生bug，難于調試;

　　(3)只能針對特定的體系結構和處理器進行優化;

　　(4)開發效率很低，時間長且單調。

　　特點

　　匯編語言比機器語言易于讀寫、調試和修改，同時具有機器語言全部優點。但在編寫復雜程序時，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構，不能通用，因此不能直接在不同處理器體系結構之間移植。匯編語言的特點：

　　1.面向機器的低級語言，通常是為特定的計算機或系列計算機專門設計的。

　　2.保持了機器語言的優點，具有直接和簡捷的特點。

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

　　4.目標代碼簡短，占用內存少，執行速度快，是高效的程序設計語言。

　　5.經常與高級語言配合使用，應用十分廣泛。

　　對于不同型號的計算機，有著不同的結構的匯編語言。

　　匯編語言由于采用了助記符號來編寫程序，比用機器語言的二進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器指令代碼，而且助記符與指令代碼一一對應，基本保留了機器語言的靈活性。使用匯編語言能面向機器并較好地發揮機器的特性，得到質量較高的程序。

　　匯編語言是面向具體機型的，它離不開具體計算機的指令系統，因此，對于不同型號的計算機，有著不同的結構的匯編語言，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，計算機不能象用機器語言編寫的程序一樣直接識別和執行，必須通過預先放入計算機的“匯編程序”中進行加工和翻譯，才能變成能夠被計算機直接識別和處理的二進制代碼程序。用匯編語言等非機器語言書寫好的符號程序稱為源程序，運行時匯編程序要將源程序翻譯成目標程序。目標程序是機器語言程序，當它被安置在內存的預定位置上，就能被計算機的CPU處理和執行。

　　匯編語言像機器指令一樣，是硬件操作的控制信息，因而仍然是面向機器的語言，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軟件和過程控制軟件，其目標程序占用內存空間少，運行速度快，有著高級語言不可替代的用途。

　　應用

　　匯編語言作為最基本的編程語言之一，匯編語言雖然應用的范圍不算很廣，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計語言所無法完成的功能。就拿Linux內核來講，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長避短，最大限度地發揮硬件的性能。

　　1.70%以上的系統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系統的最佳起點和最有效途徑，人們經常認為匯編語言的應用范圍很小，而忽視它的重要性。其實匯編語言對每一個希望學習計算機科學與技術的人來說都是非常重要的，是不能不學習的語言。所有可編程計算機都向人們提供機器指令，通過機器指令人們能夠使用機器的邏輯功能。所有程序，不論用何種語言編制，都必須轉成機器指令，運用機器的邏輯功能，其功能才能得以實現。機器的邏輯功能，軟件系統功能構筑其上，硬件系統功能運行于下。匯編語言直接描述機器指令，比機器指令容易記憶和理解。通過學習和使用匯編語言，能夠感知、體會、理解機器的邏輯功能，向上為理解各種軟件系統的原理，打下技術理論基礎;向下為掌握硬件系統的原理，打下實踐應用基礎。學習匯編語言，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系統的最佳起點。

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