زبان اسمبلی

زبان اسمبلی موتورولا ۶۸۰۰
زبان اسمبلی یا همگذاری یک زبان برنامه‌نویسی سطح پایین برای رایانه‌ها و دیگر دستگاه‌های برنامه‌پذیر است که رابطه یک-به-یک با دستورالعمل‌های زبان ماشین معماری رایانه دارد. هر زبان اسمبلی مختص به یک معماری رایانه خاص است، برخلاف بیشتر زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا که با معماری‌های مختلف سازگار هستند ولی برای اجرا شدن به مفسر و مترجم نیاز دارند.
زبان اسمبلی با استفاده از یک برنامه جانبی به نام اسمبلر یا همگذار، به کد ماشین قابل اجرا تبدیل می‌شود؛ به این فرایند تبدیل، اسمبل کردن گفته می‌شود.
زبان اسمبلی از یادیارها برای نشان دادن هر دستور ماشین سطح-پایین یا آپ‌کد استفاده می‌کند. بعضی آپ‌کدها به یک یا چند عملوند به عنوان بخشی از دستورالعمل نیاز دارند، و بیشتر اسمبلرها می‌توانند لیبل‌ها و نمادهایی را به عنوان عملوند، برای نشان دادن آدرس‌های حافظه و ثابت‌های عددی بپذیرند. ماکرو اسمبلرها نیز قابلیت درشت‌دستوری را شامل می‌شوند که این امکان را به وجود می‌آورد که متن یک کد زبان اسمبلی با یک نام از پیش تعیین شده در خلال متن یک کد دیگر استفاده شود. بیشتر اسمبلرها مکانیزم‌های اضافی برای تسهیل فرایند توسعه برنامه، کنترل فرایند اسمبل کردن و پشتیبانی از اشکال‌زدایی ارائه کرده‌اند.
اسمبلر
اسمبلر برنامه‌ای است که با تبدیل یادیارهای دستوری اسمبلی به آپ‌کدها و جایگزینی شناسه‌ها با آدرس‌های حافظه، کد هدف را به وجود می‌آورد. استفاده از ارجاعات نمادی از ویژگی‌های کلیدی اسمبلرها است که از محاسبات خسته‌کننده و به‌روزرسانی‌های دستی آدرس‌ها بعد از تغییر کد برنامه توسط برنامه‌نویس جلوگیری می‌کند. بیشتر اسمبلرها از قابلیت ماکرو نیز بهره می‌برند که این امکان را به وجود می‌آورد تا یک نام خاص برای یک تکه کد مشخص شود و سپس از آن نام در قسمت‌های مختلف برنامه استفاده شود و در هنگام اسمبل کردن برنامه تکه کد مربوطه جایگزین نام آن شود؛ به عنوان مثال از این روش برای تولید توالی‌های دستوری کوتاه رایج در خلال متن برنامه به جای فراخوانی رویه‌ها استفاده می‌شود.
اسمبلرها از دهه ۱۹۵۰ مورد استفاده قرار گرفتند و نوشتن آن‌ها بسیار راحت‌تر از نوشتن متجرم‌ها برای زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا است به‌طوری‌که هر دستور یادیاری و هر آدرس حالت ترکیبی این زبان مستقیما به یک آپ‌کد زبان ماشین تبدیل می‌شود. اسمبلرهای جدید، به‌طور خاص برای معماری‌های ریسک، مانند اسپارک و پاور، هم‌مانند معماری ایکس۸۶ و ایکس۸۶–۶۴، با بهینه‌سازی زمان‌بندی دستورالعمل‌ها باعث استفاده کارآمد از خط لوله واحد پردازش مرکزی می‌شوند.
برخی از رایج‌ترین اسمبلرهای معماری ایکس۸۶ عبارتند از:
مایکروسافت ماکرو اسمبلر .
نت‌واید اسمبلر .
گنو اسمبلر .
توربو اسمبلر .
تعداد گذرها
دو نوع اسمبلر بر اساس تعداد گذرها از روی کد منبع برای تولید برنامه قابل اجرا وجود دارد:
اسمبلرهای یکبار-گذر فقط یک بار از روی کد عبور می‌کنند. هر نمادی که قبل از تعریف شدنش استفاده شده باشد به یک خطا در پایان کد آبجکت (یا حداقل، بعد از محل تعریف در کد آبجکت) نیاز دارد تا به پیوندده اعلام کند که برگرد و حفره‌ای را که بر اثر استفاده از این نماد قبل از تعریف شدنش، جاگذاشته شده بود بازنویسی کن.
اسمبلرهای چندبار-گذر جدولی از تمامی نمادها و مقادیر آن‌ها در گذر اول ایجاد می‌کنند، و سپس در گذرهای بعدی با استفاده از این جدول، نمادها را با مقادیر آن‌ها جایگزین کرده و فایل اجرایی را تولید می‌کنند.
هدف اصلی در استفاده از اسمبلرهای یکبار-گذر، سرعت اسمبل کردن بود، زیرا در گذر دوم به برگرداندن و بازخوانی نوار یا کارت پانچ، که در گذشته برای ذخیره‌سازی کدها استفاده می‌شدند، نیاز بود. این مشکل بعدها با وجود کامپیوترهای جدید برطرف شد. مزیت اسمبلرهای چندبار-گذر این است که در نبود خطاها در کد آبجکت، فرایند پیونددهی سریع‌تر انجام می‌شود.
اسمبلرهای سطح-بالا
اسمبلرهای پیچیده‌تر سطح-بالا انتزاع‌های زبانی زیر را فراهم می‌کنند:
ساختارهای کنترل پیشرفته
تعریف و فراخوانی رویه‌ها و توابع سطح-بالا
انواع داده انتزاعی مانند رکوردها و ساختارها ، کلاس‌ها و مجموعه‌ها
پردازش ماکرو پیشرفته
قابلیت‌های برنامه‌نویسی شیءگرا مانند کلاس‌ها، انتزاع و وراثت
زبان اسمبلی
برنامه‌ای که به زبان اسمبلی نوشته می‌شود شامل مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های پردازنده (یادیارها)، شبه-دستورها ، کامنت‌ها و داده‌ها است. دستورهای زبان اسمبلی معمولا از یک آپ‌کد و سپس فهرستی از داده‌ها، آرگومان‌ها یا پارامترها تشکیل شده‌اند و توسط اسمبلر به دستورهای زبان ماشین ترجمه و به حافظه منتقل می‌شوند تا اجرا شوند.
برای مثال، دستور زیر به پردازنده معماری ایکس۸۶/آی‌ای-۳۲ می‌گوید که یک مقدار ثابت ۸ بیتی را به یک ثبات منتقل کند. کد باینری این دستور 10110 است که پس از آن یک شناسه ۳ بیتی می‌آید تا مشخص کند کدام ثبات باید استفاده شود. 000 شناسه ثبات AL است، بنابراین کد ماشین زیر داده 01100001 را در ثبات AL بار می‌کند:
10110000 01100001
این کد باینری را می‌توان با تبدیل به مبنای ۱۶ کمی خواناتر کرد:
B0 61
در اینجا B0 به معنی انتقال مقدار بعدی به ثبات AL است و 61 نمایش مبنای ۱۶ مقدار باینری 01100001 است که باید منتقل شود و در مبنای ده برابر ۹۷ است. زبان اسمبلی اینتل یادیار MOV را (مخفف Move) برای دستورهای این چنینی فراهم کرده، به‌طوری‌که کد ماشین بالا در زبان اسمبلی به شکل زیر نوشته می‌شود که خواندن و به خاطر سپردن آن راحت‌تر است (آنچه بعد از نقطه-ویرگول (;) آمده توضیح است):
MOV AL, 61h ; Load AL with 97 decimal (61 hex)
برخی زبان‌های اسمبلی ممکن است از دستورهای مشابه MOV برای انتقال، کپی و بارگذاری داده‌ها، چه ثبات‌ها، چه مقادیر عددی و چه متغیرهای حافظه استفاده کنند و برخی دیگر از اسمبلرها ممکن از دستورهای متفاوتی استفاده کنند؛ مثلا L برای انتقال حافظه به ثبات، ST برای انتقال از ثبات به حافظه، LR برای انتقال از ثبات به ثبات و MVI برای انتقال ثابت‌های عددی به ثبات و غیره.
آپ‌کد اینتل 10110000 (B0) یک مقدار ۸ بیتی را به ثبات AL کپی می‌کند، در حالیکه 10110001 (B1) آن را به CL منتقل می‌کند و 10110010 (B2) همین کار را با DL انجام می‌دهد. مثال‌های اسمبلی آن به صورت زیر است:
MOV AL, 1h ; Load AL with immediate value 1
MOV CL, 2h ; Load CL with immediate value 2
MOV DL, 3h ; Load DL with immediate value 3
دستور MOV می‌تواند مانند مثال زیر به اشکال پیچیده‌تری نیز استفاده شود:
MOV EAX, EBX ; Move the 4 bytes in memory at the address contained in EBX into EAX
MOV ESI+EAX, CL ; Move the contents of CL into the byte at address ESI+EAX
در هر حالت، دستور MOV مستقیما توسط اسمبلر به یک آپ‌کد در بازه 88-8E یا A0-A3 یا B0-B8 یا C6 یا C7 ترجمه می‌شود و برنامه‌نویس مجبور به دانستن یا حفظ کردن آن‌ها نیست.
تبدیل زبان اسمبلی به زبان ماشین وظیفه اسمبلر است و عکس این عمل تا حدی توسط دی‌اسمبلر امکان‌پذیر است. برخلاف زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا، ارتباط یک به یکی بین دستورهای زبان اسمبلی و دستورالعمل‌های زبان ماشین وجود دارد. با این حال، در برخی موارد، یک اسمبلر ممکن است شبه‌دستورهایی را به کار بگیرد (اساسا ماکروها) که به چند دستورالعمل زبان ماشین تبدیل می‌شود تا پاسخگوی نیازهای رایج باشد.
هر معماری کامپیوتر زبان ماشین مختص به خود را داراست. کامپیوترها در تعداد و نوع دستورهای قابل استفاده، تعداد و اندازه ثبات‌ها و نحوه انبارش داده‌ها با یکدیگر تفاوت دارند. با اینکه کامپیوترهای همه منظوره اساسا قادر به انجام کارکردهای مشابه هستند ولی این کار را با روش‌های گوناگونی انجام می‌دهند؛ بنابراین زبان اسمبلی مربوط به آن‌ها نیز این تفاوت‌ها را منعکس می‌کند.
مجموعه‌های متعددی از یادیارها یا دستورهای زبان اسمبلی ممکن است برای یک مجموعه دستورالعمل واحد وجود داشته باشد، که به‌طور معمول در برنامه‌های اسمبلی مختلفی نمونه‌سازی می‌شوند. در این موارد، رایج‌ترین آن‌ها معمولا نمونه‌ای است که توسط کارخانه سازنده عرضه می‌شود یا در مستندات آن‌ها استفاده شده‌است.
پیوندده
آپ‌کد
زبان ماشین
مجموعه دستورالعمل
رداسم