lenguaje ensamblador

¿Qué es el lenguaje ensamblador?

El lenguaje ensamblador es un tipo de lenguaje de programación de bajo nivel diseñado para interactuar directamente con el hardware de la computadora. A diferencia del lenguaje de máquina, que consta de caracteres binarios y hexadecimales, los lenguajes ensambladores están diseñados para ser leídos por humanos.

Los lenguajes de programación de bajo nivel, como el ensamblador, son un puente necesario entre el hardware informático subyacente y los lenguajes de programación de nivel superior, como Python o JavaScript, en los que se escriben los programas modernos.

Cómo funcionan los lenguajes ensambladores

Básicamente, las instrucciones más básicas ejecutadas por una computadora son códigos binarios compuestos de unos y ceros. Estos códigos se traducen directamente en los estados de encendido y apagado de la electricidad que fluye a través de los circuitos físicos de la computadora. En esencia, estos códigos simples forman la base del «lenguaje de máquina», el tipo más fundamental de lenguaje de programación.

Por supuesto, ninguna persona puede crear programas modernos programando explícitamente unos y ceros. En cambio, los programadores humanos deben confiar en varias capas de abstracción que les permitan formular sus comandos en un formato que sea más intuitivo para los humanos.

En particular, los programadores modernos emiten comandos en los llamados «lenguajes de alto nivel», que utilizan una sintaxis intuitiva, como palabras y oraciones completas en inglés, así como operadores lógicos como «y», «o» y «si no». que son familiares para el uso diario.

Sin embargo, en última instancia, estos comandos de alto nivel deben traducirse al lenguaje de máquina. En lugar de hacer esto manualmente, los programadores confían en lenguajes ensambladores cuyo propósito es traducir automáticamente entre estos lenguajes de alto y bajo nivel. Los primeros lenguajes ensambladores se desarrollaron en la década de 1940 y, aunque los programadores modernos y los procesadores de lenguaje natural modernos dedican muy poco tiempo a trabajar con lenguajes ensambladores, siguen siendo importantes para el funcionamiento general de una computadora.

Componentes del lenguaje ensamblador

Sintaxis

Al escribir cualquier código en cualquier lenguaje de programación, existe un orden específico y observable de reglas que se deben seguir para que el compilador pueda ejecutar el código sin errores. Estas reglas se definen como sintaxis y contienen criterios como el número máximo de caracteres permitidos, con qué caracteres deben comenzar las líneas de código o qué significan ciertos caracteres, “es decir, E. punto y coma.”

Etiqueta

Una etiqueta es un símbolo que representa la dirección donde se almacena una instrucción o un dato. Su finalidad es actuar como destino cuando se mencione en una declaración. Las etiquetas se pueden usar en cualquier lugar donde se pueda usar una dirección en lenguajes ensambladores. Una etiqueta simbólica consta de un identificador seguido de dos puntos, mientras que las etiquetas numéricas constan de un solo dígito seguido de dos puntos.

Operadores

Las declaraciones, también llamadas comandos, son expresiones booleanas que aparecen después del campo de etiqueta. Además, debe ir precedido de al menos un carácter de espacio. Los operadores pueden ser un código de operación o una directiva. El código de operación corresponde directamente a las instrucciones de la máquina y el código de operación incluye cualquier nombre de registro asociado con la instrucción. Alternativamente, los códigos de operación directivos son instrucciones conocidas por el ensamblador.

Directiva

Las directivas son instrucciones para el ensamblador que indican qué acciones se deben realizar durante el proceso de ensamblaje. Las directivas son importantes para declarar o reservar memoria para variables; Estas variables se pueden llamar más adelante en procesos para realizar funciones más dinámicas. Las directivas también se utilizan para dividir un programa en diferentes secciones.

Macro

Una macro en lenguaje ensamblador es un formato de plantilla de zapato que representa una serie o patrón de declaraciones. Esta secuencia de declaraciones del ensamblador puede ser común a varios programas diferentes. La herramienta de macro se utiliza para interpretar definiciones de macro, mientras que se inserta una llamada de macro en el código fuente donde, de otro modo, iría un conjunto de declaraciones de macro en el código ensamblador «normal».

Mnemotécnica

Un mnemotécnico es una abreviatura de una operación. Se introduce un mnemotécnico en el código de operación para cada instrucción del programa ensamblador para indicar un «código de operación» abreviado que representa un conjunto de códigos más grande y completo. Por ejemplo, el mnemónico «multiplicar por dos» tiene un conjunto completo de código que implementa el mnemónico.

Comercio de alta frecuencia

Hoy en día, los lenguajes ensambladores siguen siendo un tema de estudio para los estudiantes de informática para ayudarlos a comprender cómo se relaciona el software moderno con sus plataformas de hardware subyacentes. En algunos casos, los programadores deben seguir escribiendo en lenguajes ensambladores, por ejemplo cuando los requisitos de rendimiento son particularmente altos o cuando el hardware en cuestión es incompatible con cualquier lenguaje moderno de alto nivel.

Un ejemplo relevante para las finanzas son las plataformas de negociación de alta frecuencia (HFT) utilizadas por algunas empresas financieras. En este mercado, la velocidad y precisión de las transacciones son de suma importancia para que las estrategias comerciales HFT sean rentables. Por lo tanto, para obtener una ventaja sobre sus competidores, algunas empresas HFT han escrito su software comercial directamente en lenguaje ensamblador, eliminando así la necesidad de esperar a que los comandos se traduzcan de un lenguaje de nivel superior al lenguaje de máquina.

Ventajas y desventajas del lenguaje ensamblador.

El lenguaje ensamblador generalmente se ejecuta más rápido que los lenguajes de alto nivel. Los componentes de código del lenguaje ensamblador son relativamente fáciles de insertar y quitar, y el lenguaje ensamblador generalmente requiere menos instrucciones para completar una tarea en comparación con otros tipos de lenguajes.

Los programadores que desean tener más control sobre sus computadoras también suelen utilizar los lenguajes ensambladores, ya que los lenguajes ensambladores le permiten manipular directamente su hardware. Por su velocidad e importancia, algunos programas se escriben específicamente en lenguaje ensamblador ya que el código suele ser más pequeño.

Los lenguajes ensambladores suelen tener varias desventajas. Los programas largos escritos en lenguaje ensamblador generalmente requieren más potencia de procesamiento y no pueden ejecutarse en computadoras más pequeñas. La sintaxis del lenguaje ensamblador puede ser más difícil de recordar para algunos, y la codificación en lenguaje ensamblador puede llevar más tiempo porque es más compleja. Además, el lenguaje ensamblador no suele ser portátil entre diferentes marcas de computadoras; Así como los beneficios para los empleados se pierden cuando se cambia de empresa, los idiomas no se pueden traducir fácilmente entre diferentes computadoras.

Tipos de ensambladores

El lenguaje ensamblador debe traducirse al lenguaje de máquina mediante un ensamblador. Hay dos tipos principales de ensambladores.

Un ensamblador de una sola pasada escanea el programa una vez y produce un programa binario equivalente. Este tipo de ensamblador verifica el código del lenguaje ensamblador buscando el código en una tabla de códigos mnemotécnicos. El ensamblador de una sola pasada suele ser más rápido que el ensamblador de varias pasadas y, por lo general, no es necesario crear ningún código intermedio.

Ensamblador de múltiples pasadas significa que el ensamblador utiliza más de una pasada. Los ensambladores de múltiples pasadas crean una tabla con cada símbolo y cada uno de sus valores en la primera pasada, y luego usan esta tabla en pasadas posteriores para generar código nuevo. Cada pase individual suele resolver un problema específico diferente. Aunque los ensambladores de múltiples pasadas con estructura modular suelen ser más lentos, a menudo se pueden reutilizar en diferentes máquinas.

Ejemplo de código en lenguaje ensamblador

A continuación se muestra un ejemplo de código ensamblador de Netwide Assembler (NASM).

En este ejemplo, la instrucción SYSCALL al final del código inicia la porción de memoria donde se almacenan los servicios del sistema operativo. Luego, el código RAX se usa para llamar al código para escribir y luego a RDI para salir. La función SYSCALL se usa dos veces para llamar al sistema operativo y también para indicarle cuando el código está completo y es hora de salir.

Línea de fondo

El lenguaje ensamblador es un código de bajo nivel que se basa en la estrecha relación entre las instrucciones ingresadas utilizando el lenguaje de codificación y cómo la máquina interpreta las instrucciones del código. El código se convierte en acciones ejecutables mediante un ensamblador, que convierte la entrada en instrucciones reconocibles por la máquina. Aunque estaban muy extendidos en los albores de la era informática, muchos sistemas más grandes utilizan lenguajes de nivel superior.