Мова програмування Assembler
Методическое пособие - Компьютеры, программирование
Другие методички по предмету Компьютеры, программирование
Лекція 1 Вступна лекція
- Загальний огляд дисципліни
- Основні аспекти створення системних програм
- Типи мов програмування: інтерпретатори, транслятори, компілятори та компоновщики
- Моделі памяті та компонування програм
1. Загальний огляд дисципліни
Дисципліна "системне програмування" зазвичай викладається в технічних вузах як курс якоїсь окремої мови програмування, частіше всього - це асемблер або С. Насправді ж ця дисципліна не є черговим курсом з методики створення програм, а є курсом з тонкощів операційної системи, які можна використовувати в будь-якій мові програмування, де є можливість підключення або зовнішніх модулів або асемблерних вставок безпосередньо до програмного коду.
Отже, сформулюємо чітке визначення курсу:
Системне програмування дисципліна, яка вивчає засоби та функції операційної системи, повязані з керуванням нею, периферійними пристроями та обміну даними між ними.
Історично склалось так, що існують дві мови, які використовуються для роботи на рівні операційної системи асемблер та С. Перша мова бере свій початок від найпершого компілятора Автокоду (1952), розробленого Аліком Гленні для компютера Манчестер Марко I. Цей компілятор вперше використовував мнемонічне (у вигляді команд та відповідних операндів) позначення основних операцій, які здатна виконувати машина, які потім перетворювались на коди, зрозумілі машині. Цей процес був названий трансляцією. А мови, похідні від Автокоду, були названі асемблерами (від слова assembly "збирати", адже програми збирались з окремих "цеглинок", мнемонічних команд). Ці мови працювали фактично на найнижчому рівні, на рівні процесора та його функцій, а пізніше на рівні функцій операційної системи.
Саме тоді було закладено основи дисципліни системного програмування і закладено основні задачі, які і нині розвязуються за допомогою його методів. Це насамперед керування процесором та керування периферійними пристроями, які підєднані до загальної шини, і керуються цим процесором. З винайденням операційної системи, на яку покладалися загальні задачі обміну даними між процесором, памяттю та периферійними пристроями, основна задача системного програмування змінилась оскільки керування обміну даними між периферійними пристроями перебрала на себе операційна система, до задач системного програмування увійшло завдання керування ресурсами, які контролює операційна система. Саме такою основна задача системного програмування є і по сьогодні. Отже, сформулюємо основну задачу системного програмування: створення програм для керування безпосередньо процесором та ресурсами операційної системи (памяттю та периферійними пристроями).
2. Основні аспекти створення системних програм
Перед тим, як ввести поняття системної програми, розглянемо спрощену архітектуру компютерної системи:
На рівні мікрокоду як правило, працюють прошиті в мікросхемі програми, наприклад, MMX (MultiMedia Extended Set) чи SSE (Sequenced and Structured Extensions/Поширення для роботи з послідовностями та структурами), які фактично є програмами, зашитими в процесор. Ними системне програмування майже не займається, хоч може використовувати їх ресурси, чи викликати такі програми.
На рівні команд процесора працюють такі базові пакети, як BIOS та операційна система. Загалом, системне програмування займається написанням і того, і іншого, але останнім часом у світі існує тенденція щодо виділення їх в окремі наукові дисципліни. На рівні команд процесора також працюють так звані програми нульового рівня, тобто такі програми, які реалізовують основні функції операційної системи обробники переривання, драйвери тощо.
На рівні операційної системи працює більшість користувацьких програм. Коди програм базуються на використанні переривань, драйверів, функцій операційної системи, написаних рівнем нижче. Слід розрізняти інтерфейс програміста та функції операційної системи. Перше це набір вже написаних програм на певній мові програмування, і сформованих у так звану бібліотеку, якою може користуватись програміст. Друге це прошитий у ядро операційної системи програмний код, який виконується в залежності від того, які переривання були збуджені, і які значення регістрів при цьому були. Інтерфейс програміста прийнято називати рівнем користувача, а функції операційної системи рівнем операційної системи.
Системні програми працюють на рівні команд процесора та функцій операційної системи. Усе, що стосується більш низьких чи високих рівнів до системних програм може відноситись тільки опосередковано.
Системні програми, як правило, майже не мають інтерфейсу користувача, а лише набір текстових повідомлень, які керують нею, або повідомляють про перебіг її роботи. Крім того, системні програми займають порівняно невеликий розмір, що викликано самим характером мови, на якій вони пишуться. Програми на асемблері, які більші за 1000 рядків, вже не сприймаються адекватно навіть тим програмістом, який цю програму пише.
3. Типи мов програмування: інтерпретатори, транслятори, компілятори та компоновщики
Більшість системних програм, як вже говорилося вище, пишеться на мовах асемблер та С. Загалом, системні програми можна писати на будь-якій мові, де є можливість працювати безпосередньо з процесором, памяттю та функціями операційної системи. Всі