Lenguaje Ensamblador

***Lenguaje Ensamblador ***

Lenguaje de máquina del Intel 8088. El código de máquina se resalta en rojo, el equivalente en lenguaje assembler en magenta, y las direcciones de memoria donde se encuentra el código, en azul.

El lenguaje ensamblador es un tipo de lenguaje de bajo nivel utilizado para escribir programas informáticos, y constituye la representación más directa del código máquina específico para cada arquitectura de computadoras legible por un programador.

Fue usado principalmente en los inicios del desarrollo de software, cuando aún no se contaba con los potentes lenguajes de alto nivel. Actualmente se utiliza con frecuencia en ambientes académicos y de investigación, especialmente cuando se requiere la manipulación directa de hardware, se pretenden altos rendimientos o un uso de recursos controlado y reducido.

Muchos dispositivos programables (como los microcontroladores) aun cuentan con el ensamblador como la única manera de ser manipulados.

***Características***

• El código escrito en lenguaje ensamblador posee una cierta dificultad de ser entendido directamente por un ser humano ya que su estructura se acerca más bien al lenguaje máquina, es decir, lenguaje de bajo nivel.

• El lenguaje ensamblador es difícilmente portable, es decir, un código escrito para un microprocesador, suele necesitar ser modificado, muchas veces en su totalidad para poder ser usado en otra máquina distinta, aun con el mismo microprocesador.

• Los programas hechos en lenguaje ensamblador son generalmente más rápidos y consumen menos recursos del sistema (memoria RAM y ROM). Al programar cuidadosamente en lenguaje ensamblador se pueden crear programas que se ejecutan más rápidamente y ocupan menos espacio que con lenguajes de alto nivel.

• Con el lenguaje ensamblador se tiene un control muy preciso de las tareas realizadas por un microprocesador por lo que se pueden crear segmentos de código difíciles de programar en un lenguaje de alto nivel.

• También se puede controlar el tiempo en que tarda una rutina en ejecutarse, e impedir que se interumpa durante su ejecución.


Un ensamblador (assembler en inglés) es un programa que crea código objeto traduciendo instrucciones nemócodigos de un programa fuente escrito en ensamblador a códigos ejecutables e interpretando los nombres simbólicos para direcciones de memoria y otras entidades (ensamblado). El uso de referencias simbólicas es una característica básica del lenguaje ensamblador, evitando tediosos cálculos y direccionamiento manual después de cada modificación del programa. La mayoría de los ensambladores también incluyen facilidades para crear macros, a fin de generar series de instrucciones cortas que se ejecutan en tiempo real, que insertan el código de la macro, en dicha posición, en lugar de utilizar subrutinas.

Los ensambladores han estado disponibles desde la década de 1950. Los ensambladores modernos, especialmente para arquitecturas basadas en RISC que pueden ejecutar varias instrucciones simultáneamente, como por ejemplo MIPS, SPARC y PA-RISC optimizan las instrucciones para explotar al máximo la eficiencia de segmentación de la CPU.

En los compilador para lenguajes de alto nivel, son el último paso antes de generar el código ejecutable.

Los ensambladores avanzados ofrecen posibilidades de abstracción que incluyen:

• Control avanzado de estructuras.
• Procedimientos de alto nivel, declaración de funciones.
• Tipos de datos que incluyen estructuras, registros, uniones, clases y conjuntos.
• Sofisticado procesamiento de macros.


***Lenguaje ***
Un programa escrito en lenguaje ensamblador consiste en una serie de instrucciones que corresponden al flujo de órdenes ejecutables que pueden ser cargadas en la memoria de un sistema basado en microprocesador.

Por ejemplo, un procesador x86 puede ejecutar la siguiente instrucción binaria como se expresa en código de máquina:

• Binario: 10110000 01100001 (Hexadecimal: 0xb061)

La representación equivalente en lenguaje ensamblador es más fácil de recordar:

• MOV al, 061h

Esta instrucción significa:

• Asigna el valor hexadecimal 61 (97 decimal) al registro "al".

El mnemónico "mov" es un código de operación u "opcode", elegido por los diseñadores de la colección de instrucciones para abreviar "move" (mover, pero en el sentido de copiar valores de un sitio a otro). El opcode es seguido por una lista de argumentos o parámetros, completando una instrucción de ensamblador típica.

La transformación del lenguaje ensamblador en código máquina la realiza un programa Ensamblador, y la traducción inversa la puede efectuar un desensamblador. A diferencia de los lenguajes de alto nivel, aquí hay usualmente una correspondencia 1 a 1 entre las instrucciones simples del ensamblador y el lenguaje de máquina. Sin embargo, en algunos casos, un ensamblador puede proveer "pseudo instrucciones" que se expanden en un código de máquina más extenso a fin de proveer la funcionalidad necesaria. Por ejemplo, para un código máquina condicional como "si X mayor o igual que" , un ensamblador puede utilizar una pseudoinstrucción al grupo "haga si menor que" , y "si = 0" sobre el resultado de la condición anterior. Los Ensambladores más completos también proveen un rico lenguaje de macros que se utiliza para generar código más complejo y secuencias de datos.

El uso del ensamblador no resuelve definitivamente el problema de cómo programar un sistema basado en microprocesador de modo sencillo ya que para hacer un uso eficiente del mismo, hay que conocer a fondo el microprocesador, los registros de trabajo de que dispone, la estructura de la memoria, y muchas cosas más referentes a su estructura básica de funcionamiento.
Cada arquitectura de microprocesadores tiene su propio lenguaje de máquina, y en consecuencia su propio lenguaje ensamblador ya que este se encuentra muy ligado al la estructura del hardware para el cual se programa. Los microprocesadores difieren en el tipo y número de operaciones que soportan; también pueden tener diferente cantidad de registros, y distinta representación de los tipos de datos en memoria. Aunque la mayoría de los microprocesadores son capaces de cumplir esencialmente las mismas funciones, la forma en que lo hacen difiere y los respectivos lenguajes ensamblador reflejan tal diferencia.

Pueden existir múltiples conjuntos de mnemónicos o sintáxis de lenguaje ensamblador para un mismo conjunto de instrucciones, instanciados típicamente en diferentes programas en ensamblador. En estos casos, la alternativa más popular es la provista por los fabricantes, y usada en los manuales del programa.


***Código máquina ***

El código máquina, o lenguaje de máquina, está formado por instrucciones sencillas, que -dependiendo de la estructura del procesador- pueden especificar:

• Registros específicos para operaciones aritméticas, direccionamiento o control de funciones.
• Posiciones de memoria específicas (offset).
• Modos de direccionamiento usados para interpretar operandos.

Las operaciones más complejas se realizan combinando estas instrucciones sencillas, que pueden ser ejecutadas secuencialmente o mediante instrucciones de control de flujo.
Las operaciones disponibles en la mayoría de los conjuntos de instrucciones incluye:

• mover
o llenar un registro con un valor constante
o mover datos de una posición de memoria a un registro o viceversa
o escribir y leer datos de dispositivos

• computar
o sumar, restar, multiplicar o dividir los valores de dos registros, colocando el resultado en uno de ellos o en otro registro
o realizar operaciones binarias, incluyendo operaciones lógicas (AND/OR/XOR/NOT)
o comparar valores entre registros (mayor, menor, igual)

• afectar el flujo del programa
o saltar a otra posición en el programa y ejecutar instrucciones allí
o saltar si se cumplen ciertas condiciones (IF)
o saltar a otra posición, pero guardar el punto de salida para retornar (CALL, llamada a subrutinas)

Algunas computadoras incluyen instrucciones complejas dentro de sus capacidades. Una sola instrucción compleja hace lo mismo que en otras computadoras puede requerir una larga serie de instrucciones, por ejemplo:

• salvar varios registros en la pila de una sola vez

• mover grandes bloques de memoria

• operaciones aritméticas complejas o de punto flotante (seno, coseno, raíz cuadrada)

Mientras que una computadora reconoce la instrucción de máquina IA-32

10110000 01100001

para los programadores de microprocesadores x86 es mucho más fácil reconocer dicha instrucción empleando lenguaje ensamblador:

movb 0x61,%al