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# System prepended metadata
title: 組合語言簡介 Assembly_Language - Introduction
tags: [組合語言, 銘傳程設會考]
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# 目錄(contents)
### [1.1](#1.1)
- [**Context of Assembly Language**](#Context-of-Assembly-Language)
- [**what is assembly**](#1.1.1-What-is-Assembly-Language?)
- [**Assembly Language Application**](#1.1.2-Assembly-Language-Applications)
- [**Machine Language**](#1.1.3-Machine-Language)
### [1.2](#1.2)
- [**Data Representation**](#Data-Representation)
- [**Binary Numbers**](#1.2.1-Binary-Number)
- [**Hexadecimal Numbers**](#1.2.3-Hexadecimal-Numbers)
- [**Signed Numbers**](#1.2.4-Signed-Numbers)
- [**Character Storage**](#1.2.5-Character-Sotrage)
### [1.3 Introducing Assembly Language](#1.3-Introducing-Assembly-Language)
- [**Assembly Language Instructions**](#Assembly-Language-Instructions)
- [**A Sample Debug Program**](#1.3.2-A-Sample-Debug-Program)
# 1.1
### Context of Assembly Language
**組合語言解釋了電腦運作的原理，它告訴了我們硬體和軟體如何藉由程式語言相互溝通和運作，這也會帶給我們在使用高階語言時有更深入的運用, 在高階語言每個單獨的語句會被展開為多條機器指令處理（就像圖1-1，），在組合語言和機器層面上，使用者創建的指令是直接由計算機的處理器解讀的，組合語言是一種低階語言。（這意味著它不需要中間的編譯步驟！）**
**組合語言經常被運用在和作業系統通信的過程或是直接訪問電腦硬體，其次是最佳化程序的執行效率和時間，組合語言最好同時和作業系統以及計算機組織一同學習。**
### 1.1.1 What is Assembly Language?
**組合語言是一個機器特定的程式語言,其語句與計算機的本機機器語言之間存在一對一的對應關係（意味著每個架構甚至每個機型的組合語言都會可能存在差異），有許多不同類型的組合語言，每個都特定為了某個處理器或是處理器系列，這是因為組合語言被設計來一一對應機器指令，IBM-PC 組合語言指的是被多個不同的 Intel 8086 微處理器識別的指令。**
**What Is an Assembler? 一個組譯器作用是轉換源代碼從組合語言到機器語言，組譯器可以選擇性地生成一個源代碼清單文件，其中包含行號、內存地址、源代碼語句，以及程序中使用的符號和變數的交叉引用清單, 一個配套程式叫做連結器（linker），由組譯器創建為單一可執行程序會被連結器給結合起來，第三個程序叫做偵錯工具，提供編程人員一個方法去追蹤程式的執行。我主要在Ubuntu + nasm結合的練習環境。**
**組合語言被稱作低階語言，因為它在結構和運作上都更接近機器語言，每一個組合語言都和機器指令一一對應，相比之下高階語言單一的語句可以在多種機器上運作**
**為何要學習組合語言？我個人是因為我想更了解電腦。**
**你可能也想學習組合語言（asm），因為它的實用性,舉例來說，直接與作業系統溝通是必須得，就像是，一個遊戲程式必須直接訪問顯示裝置和音效卡，Visual Basic 程式可以呼叫用組合語言（asm）編寫的 DLL 程序，以加速程式在關鍵代碼區域的執行。**
**也許更重要的是，組合語言是強大的工具當我們學習計算機組織，作業系統時，數據表示以及硬體裝置時，近年越來越多的大學也開設這些主題的課程，這些知識都將可以幫助我們在處理異常情況時具有明顯優勢。**
### 1.1.2 Assembly Language Applications
**這本書第一個呈現的 asm_programs可能看起來很微不足道，你不能相信需要龐大的工作量才能實現一個相對簡單的任務，組合語言在細節上需要非常留意，在早期程式設計，大多數的應用程序都被寫運用組合語言編寫，因為必須要儲存在很小的記憶體中，同時電腦跑得非常慢，當電腦變得更快更強大，程序可以更長更複雜了，這時需要使用高階語言，他們包含了很多的結構，容器去幫助程式設計師，更近期的，物件導向語言像是C++使得編寫包含數百萬行原始程式碼的複雜程式成為可能。**
**今天我們很難看到一個應用程式是完全以組合語言編寫的，因為編寫和維護它太花時間了，相反地，組合語言被運用在最佳化部份應用程式的程式區段以及訪問電腦硬體，組合語言還被用來編寫嵌入式系統程式，它們被儲存在硬體裝置的程式唯讀記憶體(PROM)之中**
**C語言具備獨特的能力提供折衷於HLL的結構和ASM的細節，允許直接訪問硬體，但完全地不能移植，大多數的C編譯器有能力產出組合語言源代碼，程式設計師可以在組裝成可執行程式碼之前進行客製化和改進。**
**大多數的程式設計師會使用C語言結合組合語言在嵌入式系統應用， 像是電腦卡帶遊戲， 微控制器， 工業機器人， 安全系統。**
**組合語言子程式，程式設計師常常會把組合語言嵌入在高級語言的子程式中,有時候會被叫做端口子程式，因為它直接提供了一個方便的方式去訪問電腦硬體**
**多平台編程，一個組合語言的弱點就是不能輕易的被重新編譯和執行在不同地電腦上，為了改善這個情況，交叉組譯器被誕生了，它可以將組合語言轉換為另一個處理器系列的組合語言源代碼，當然，所有語句在原始程式關於特定裝置和作業系統的程式碼仍然需要被重寫。**
### 1.1.3 Machine Language
**電腦不能直接解釋組合語言，但是它了解機器語言，機器語言被組成由數字，它可以被處理器給處理，通常處理器內建了稱為微程式的解釋器，它可以解釋和轉換機器指令為硬體訊號。**
**機器語言內建原始的語句,去表現普通的任務像是，資料傳輸，以8086舉例：**
``` asm=1
//push the AX register on the stack
push ax ;
//push all general registers on the stack
pusha ;
```
# 1.2
### Data Representation
**因為我們處理電腦在機器層面，它必須要檢查記憶體和暫存器的內容，電腦被以數位電路建置所以它每一個單元有兩個狀態，on and off 當資料儲存在揮發性記憶體，需要電荷來維持記憶狀態。**
### 1.2.1 Binary Number
**一個電腦的指令和資料被儲存在記憶體藉由收集電荷，要表達這些實體行為我們需要運用數字去表示on and off, true and false 基於二進位數，通常 1代表5伏特，0代表0.5伏特，同時，電腦事實上充滿了開關進行複雜的邏輯轉換**
**Bits, Bytes, Words, and Doublewords,每一個位元為bits, 8個為byte, 一個word為16bits, Doubleword為32bits，事實上這也是高級程式語言最底層的本質，回顧和運用過去知道的位元運算也很重要。**
### 1.2.3 Hexadecimal Numbers
**16進位的運算。**
### 1.2.4 Signed Numbers
**2的補數運算，一個數字取反後加上1**
**在組合語言中，我們要實現+16和-23相加，可以這樣做。**
``` asm=1
mov ax, 16;
add ax,-23;
```
**在2進位中，結果為-7，但是它會被直譯為無號數249。**
### 1.2.5 Character Sotrage
**電腦只儲存二進位數，那如何表示字元？電腦必須使用字元編碼方法轉換數字要信件，反之亦然，最廣為人知的微電腦系統是ASCII code在ASCII每個數字都會對應一個字元，標準的 ASCII只有7位元範圍0-127，0-31為控制碼給印表機，他們不會產生可見的字元，之後陸續被個公司擴展。**
**一個字串字元被代表在記憶體中作為一連串包含字元的位元組，例如：ABC123被表示為41h, 42h, 43h, 30h, 31h, 32h**
# 1.3 Introducing Assembly Language
### Assembly Language Instructions
**雖然我們已經知道直接使用機器碼使用數字，但是組合語言使的這些變得更簡單，因為組合語言是一個以符號來表示術訊號的機器指令, 在它最間單的形式中，它由助記符組成，一個簡短的字母代碼，字面意思是「幫助記憶」記住 CPU 指令, 助記符號還能跟隨一系列的操作符這裡有一些範例：**
``` asm=1
clc ; just a mnemonic
inc ax ; single operand
mov ax, bx; two operands
10 (immediate operand)
count (variable or memory operand)
AX (register oprand)
[0200] (memory ;ocation)
```
### 1.3.2 A Sample Debug Program
**讓我們開始寫一個短短組合語言程式，我們組合和運行程式使用偵錯。**
```asm=1
mov ax, 5
add ax, 10
add ax, 20
mov [0120],ax
int 20
```
**mov指令告訴CPU移動並複製資料，上面的程式做的事情也是，移動5到ax，加上10到ax，加上20到ax，寫入記憶體中位置 0120 的變數, 如果你訪問偵錯器，你也會看到類似的資訊。**
### 接續下一個章節[硬體和軟體組織 Assembly Language_Hardware and Software Architecture](/hjSxOgh6Rq6KDUEuEvg3DA)