Assembler, of assemblertaal, is een low-level programmeertaal die een symbolische weergave biedt van de machinecode-instructies van een computer. In tegenstelling tot high-level programmeertalen die hardwaredetails abstraheren, stelt assemblertaal programmeurs in staat om programma's te schrijven die nauw aansluiten bij de architectuur van de computer. Dit geeft ontwikkelaars gedetailleerde controle over hardwarebronnen, wat essentieel is voor taken die directe interactie met of manipulatie van hardware vereisen, zoals besturingssystemen, embedded systemen en prestatiekritische toepassingen.
Assemblertaal ontstond in de vroege dagen van de computertechnologie als een middel om het programmeringsproces met binaire machinecode te vereenvoudigen. De eerste assembler werd in de jaren veertig gemaakt voor de Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC), waardoor programmeurs instructies in een meer menselijk leesbaar formaat konden schrijven. Naarmate computerarchitecturen evolueerden, deden assemblertalen dat ook, met verschillende assemblers die werden ontwikkeld om aan verschillende hardwareontwerpen te voldoen.
Assembler is rechtstreeks geïnspireerd door de architectuur van de specifieke computer waarop het gericht is. Elke type processor heeft zijn eigen assemblertaal, zoals x86 (voor Intel- en AMD-processors), ARM (veel gebruikt in mobiele apparaten) en MIPS (gebruikt in embedded systemen). Hoewel assemblertalen enkele fundamentele concepten delen, weerspiegelen ze de unieke instructiesets en operationele mogelijkheden van hun respectieve hardwareplatforms.
Tegenwoordig, hoewel assemblertaal niet de primaire taal is voor applicatieontwikkeling, blijft het relevant in specifieke domeinen. Het wordt vaak gebruikt voor het schrijven van prestatiekritische code-secties, stuurprogramma's en realtime systemen. Bovendien is begrip van assemblertaal cruciaal voor gebieden zoals reverse engineering, malware-analyse en systeembeveiliging.
Assembler maakt gebruik van mnemonics, wat symbolische representaties zijn van machine-instructies. Bijvoorbeeld, MOV AX, 1 vertegenwoordigt het verplaatsen van de waarde 1 naar register AX.
Assemblertaal staat directe manipulatie van processorregisters toe. Bijvoorbeeld, de instructie ADD AX, BX voegt de waarden in de registers AX en BX samen en slaat het resultaat op in AX.
Labels worden gebruikt om posities in de code te markeren voor sprongen en lussen. Een label kan eruitzien als start:. Dit is nuttig voor het creëren van lussen met instructies zoals JMP start.
Directives regelen het gedrag van de assembler en bieden metadata. Bijvoorbeeld, de .data en .text directives geven secties voor gegevens en code aan, respectievelijk.
Opmerkingen kunnen worden opgenomen voor documentatiedoeleinden met behulp van een puntkomma. Bijvoorbeeld, ; Dit is een opmerking.
Assemblertaal ondersteunt controle-stroominstructies zoals JMP, JE (spring als gelijk) en JNE (spring als niet gelijk), die takken in de code-uitvoering mogelijk maken.
Elke assemblage-instructie bestaat doorgaans uit een operatie (opcode) gevolgd door operand. Operaties kunnen unair, binair of complexer zijn, afhankelijk van de instructiesetarchitectuur.
Assemblertaal staat het gebruik van directe waarden toe in instructies, zoals MOV AX, 5, waarbij 5 een directe waarde is die aan het register AX is toegewezen.
Assemblertaal ondersteunt procedures en subroutine-aanroepen, die codehergebruik mogelijk maken. Dit kan worden aangeroepen met de CALL instructie gevolgd door een label, bijvoorbeeld CALL myFunction.
Hoewel assemblertaal geen high-level datatypes heeft, kunnen gegevens worden beheerd met behulp van byte, woord of dubbele woord volgens de architectuur, en geheugenadressen kunnen direct worden gemanipuleerd.
Een assembler converteert assemblertaalcode naar machinecode. Er bestaan verschillende assemblers, zoals NASM (Netwide Assembler), MASM (Microsoft Macro Assembler) en GAS (GNU Assembler), die elk gericht zijn op specifieke architecturen of besturingssystemen.
Ontwikkelomgevingen voor assemblertaal zijn minder gebruikelijk dan voor hogere programmeertalen, maar omvatten specifieke IDE's zoals MPLAB X IDE voor PIC-microcontrollers of Keil voor ARM-ontwikkeling.
Om een project in assemblertaal te bouwen, schrijven ontwikkelaars doorgaans de broncode in een teksteditor en roepen vervolgens de assembler aan via de opdrachtregel om binaire of objectbestanden te genereren. Bijvoorbeeld, met NASM kan een typische opdracht eruitzien als:
nasm -f elf64 myprogram.asm -o myprogram.o
Vervolgens kan het linken worden gedaan met een linker zoals ld om een uitvoerbaar bestand te maken:
ld myprogram.o -o myprogram
Assemblertaal wordt voornamelijk gebruikt in gebieden die geoptimaliseerde prestaties en directe hardwaremanipulatie vereisen. Belangrijke toepassingen zijn onder andere:
In tegenstelling tot hogere programmeertalen zoals C, C++ of Java, die abstracties over hardware bieden, biedt assemblertaal directe controle over machine-instructies. Dit maakt assemblageprogramma's over het algemeen sneller en kleiner, wat cruciaal is in omgevingen met beperkte middelen, maar aanzienlijk minder draagbaar.
Hoewel optimalisatie in assemblertaal superieure prestaties kan opleveren, vereenvoudigen talen zoals C en C++ het ontwikkelingsproces aanzienlijk. High-level talen beheren geheugen, voeren foutcontroles uit en bieden uitgebreide bibliotheken, waardoor ze geschikt zijn voor de meeste toepassingen.
De syntax van assemblertaal wordt als complexer beschouwd in vergelijking met talen zoals Python of JavaScript, die leesbaarheid en gebruiksgemak prioriteren. Het leren van assemblertaal vereist begrip van computerarchitectuur, terwijl hogere programmeertalen deze details abstraheren.
Er bestaan verschillende tools voor het vertalen van hogere programmeertalen naar assemblertaal of voor het mogelijk maken van interactie tussen assemblertaal en hogere code. Sommige assemblers kunnen C-code rechtstreeks integreren, waardoor gemengde projecten mogelijk zijn. Tools zoals LLVM kunnen ook assemblertaal genereren vanuit code geschreven in hogere programmeertalen.
Voor ontwikkelaars die code van een hogere programmeertaal naar assemblertaal willen converteren, is het nuttig om de instructieset van de doelarchitectuur te bestuderen en profileringshulpmiddelen te gebruiken om optimalisatie-inspanningen te begeleiden. Het is ook raadzaam om bestaande compilers zoals GCC te gebruiken die assemblertaalcode kunnen genereren voor analyse of verdere verfijning.