Assembler, eller assembler-språk, är ett lågnivåprogrammeringsspråk som ger en symbolisk representation av en dators maskinkodsinstruktioner. Till skillnad från hög-nivåprogrammeringsspråk som abstraherar bort hårdvarudetaljer, tillåter assembler-språk programmerare att skriva program som nära motsvarar datorns arkitektur. Detta ger utvecklare detaljerad kontroll över hårdvaruresurser, vilket gör det avgörande för uppgifter som kräver direkt interaktion med eller manipulation av hårdvara, såsom operativsystem, inbyggda system och prestandakritiska applikationer.
Assembler-språk uppstod i datorkommunikationens tidiga dagar som ett sätt att förenkla programmeringsprocessen med hjälp av binär maskinkod. Den första assemblatorn skapades för Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC) på 1940-talet, vilket gjorde det möjligt för programmerare att skriva instruktioner i ett mer människoläsbart format. När datorarkitekturer utvecklades, utvecklades även assembler-språk, med olika assemblatorer som skapades för att tillgodose olika hårdvarudesign.
Assembler är direkt inspirerat av arkitekturen hos den specifika dator det riktar sig mot. Varje typ av processor har sitt eget assembler-språk, såsom x86 (för Intel- och AMD-processorer), ARM (används i stor utsträckning i mobila enheter) och MIPS (används i inbyggda system). Även om assembler-språk delar vissa grundläggande koncept, speglar de de unika instruktionsuppsättningarna och operationella kapabiliteterna hos sina respektive hårdvaruplattformar.
Idag, även om assembler-språk inte är det primära språket för applikationsutveckling, förblir det relevant inom specifika områden. Det används vanligtvis för att skriva prestandakritiska kodavsnitt, enhetsdrivrutiner och realtidssystem. Dessutom är förståelse för assembler-språk avgörande inom områden som omvänd ingenjörskonst, malwareanalys och systemsäkerhet.
Assembler använder mnemonics, som är symboliska representationer av maskininstruktioner. Till exempel, MOV AX, 1 representerar att flytta värdet 1 till registret AX.
Assembler-språk tillåter direkt manipulation av processorregister. Till exempel, instruktionen ADD AX, BX lägger till värdena i registren AX och BX och lagrar resultatet i AX.
Etiketter används för att markera positioner i koden för hopp och loopar. En etikett kan se ut som start:. Detta är användbart för att skapa loopar med instruktioner som JMP start.
Direktiv styr assemblatorns beteende och tillhandahåller metadata. Till exempel, direktiven .data och .text indikerar sektioner för data och kod, respektive.
Kommentarer kan inkluderas för dokumentationsändamål med hjälp av ett semikolon. Till exempel, ; Detta är en kommentar.
Assembler stöder kontrollflödesinstruktioner som JMP, JE (hoppa om lika) och JNE (hoppa om inte lika), vilket möjliggör förgrening i kodexekvering.
Varje assembler-instruktion består vanligtvis av en operation (opcode) följt av operander. Operationer kan vara unära, binära eller använda mer komplexa format beroende på instruktionsuppsättningens arkitektur.
Assembler-språk tillåter användning av omedelbara värden direkt i instruktioner, såsom MOV AX, 5, där 5 är ett omedelbart värde tilldelat registret AX.
Assembler stöder procedurer och underrutinsanrop, vilket möjliggör kodåteranvändning. Detta kan anropas med hjälp av instruktionen CALL följt av en etikett, t.ex. CALL myFunction.
Även om assembler inte har hög-nivå datatyper, kan data hanteras med hjälp av byte, ord eller dubbla ord enligt arkitekturen, och minnesadresser kan manipuleras direkt.
En assemblator konverterar assembler-språk kod till maskinkod. Olika assemblatorer finns, såsom NASM (Netwide Assembler), MASM (Microsoft Macro Assembler) och GAS (GNU Assembler), som var och en riktar sig mot specifika arkitekturer eller operativsystem.
Utvecklingsmiljöer för assembler-språk är mindre vanliga än för hög-nivåspråk men inkluderar specifika IDE:er som MPLAB X IDE för PIC-mikrokontroller eller Keil för ARM-utveckling.
För att bygga ett projekt i assembler-språk skriver utvecklare vanligtvis källkoden i en textredigerare, och anropar sedan assemblatorn via kommandoraden för att generera binära eller objektfiler. Till exempel, med NASM kan ett typiskt kommando se ut så här:
nasm -f elf64 myprogram.asm -o myprogram.o
Därefter kan länkning göras med en länkare som ld för att skapa en körbar fil:
ld myprogram.o -o myprogram
Assembler-språk används främst inom områden som kräver optimerad prestanda och direkt hårdvarumanipulation. Nyckeltillämpningar inkluderar:
Till skillnad från högre nivåspråk som C, C++ eller Java, som erbjuder abstraktioner över hårdvara, ger assembler-språk direkt kontroll över maskininstruktioner. Detta gör att assemblerprogram vanligtvis är snabbare och mindre, vilket är kritiskt i resursbegränsade miljöer, men betydligt mindre portabla.
Även om optimering av assembler-språk kan ge överlägsen prestanda, förenklar språk som C och C++ utvecklingsprocessen avsevärt. Hög-nivåspråk hanterar minneshantering, felkontroll och tillhandahåller omfattande bibliotek, vilket gör dem lämpliga för de flesta applikationer.
Assembler-språkets syntax anses vara mer komplex jämfört med språk som Python eller JavaScript, som prioriterar läsbarhet och användarvänlighet. Att lära sig assembler kräver en förståelse för datorarkitektur, medan högre nivåspråk abstraherar bort dessa detaljer.
Flera verktyg finns för att översätta hög-nivåspråk till assembler eller möjliggöra att assembler interagerar med hög-nivåkod. Vissa assemblatorer kan integrera C-kod direkt, vilket möjliggör blandade projekt. Verktyg som LLVM kan också generera assembler från kod skriven i hög-nivåspråk.
För utvecklare som vill konvertera kod från ett hög-nivåspråk till assembler, är det fördelaktigt att studera målarkitekturens instruktionsuppsättning och använda profileringsverktyg för att vägleda optimeringsinsatser. Det är också rekommenderat att utnyttja befintliga kompilatorer som GCC som kan producera assemblerkod för analys eller vidare förfining.