sábado, 10 de noviembre de 2012

Importancia del Lenguaje Ensamblador



 Características

  • El código escrito en lenguaje ensamblador posee una cierta dificultad de
    ser entendido ya que su estructura se acerca al lenguaje máquina, es decir, es un lenguaje de bajo nivel.
  • El lenguaje ensamblador es difícilmente portable, es decir, un código escrito para un microprocesador, puede necesitar ser modificado, para poder ser usado en otra máquina distinta. Al cambiar a una máquina con arquitectura diferente, generalmente es necesario reescribirlo completamente.
  • Los programas hechos por un programador experto en lenguaje ensamblador son generalmente mucho más rápidos y consumen menos recursos del sistema (memoria RAM y ROM) que el programa equivalente compilado desde un lenguaje de alto nivel. Al programar cuidadosamente en lenguaje ensamblador se pueden crear programas que se ejecutan más rápidamente y ocupan menos espacio que con lenguajes de alto nivel.
  • Con el lenguaje ensamblador se tiene un control muy preciso de las tareas realizadas por un microprocesador por lo que se pueden crear segmentos de código difíciles y/o muy ineficientes de programar en un lenguaje de alto nivel, ya que, entre otras cosas, en el lenguaje ensamblador se dispone de instrucciones del CPU que generalmente no están disponibles en los lenguajes de alto nivel.
  • También se puede controlar el tiempo en que tarda una rutina en ejecutarse, e impedir que se interrumpa durante su ejecución.
                           

Importancia del lenguaje ensamblador
La importancia del lenguaje ensamblador radica principalmente que se trabaja directamente con el microprocesador; por lo cual se debe de conocer el funcionamiento interno de este, tiene la ventaja de que en el se puede realizar cualquier tipo de programas que en los lenguajes de alto nivel no lo pueden realizar. Otro punto sería que los programas en ensamblador ocupan menos espacio en memoria.
                            
Ventajas y desventajas del Lenguaje Ensamblador
Ventajas
1.     .- Como trabaja directamente con el microprocesador al ejecutar un programa, pues como este lenguaje es el más cercano a la máquina la computadora lo procesa mas rápido.
2.     
Eficiencia de tamaño .- Un programa en ensamblador no ocupa mucho espacio en memoria porque no tiene que cargan librerías y demás como son los lenguajes de alto nivel
3.     
Flexibilidad .- Es flexible porque todo lo que puede hacerse con una máquina, puede hacerse en el lenguaje ensamblador de esta máquina; los lenguajes de alto nivel tienen en una u otra forma limitantes para explotar al máximo los recursos de la máquina. O sea que en lenguaje ensamblador se pueden hacer tareas específicas que en un lenguaje de alto nivel no se pueden llevar acabo porque tienen ciertas limitantes que no se lo permite 
Desventajas
Tiempo de programación .- Como es un lenguaje de bajo nivel requiere más instrucciones para realizar el mismo proceso, en comparación con un lenguaje de alto nivel. Por otro lado, requiere de más cuidado por parte del programador, pues es propenso a que los errores de lógica se reflejen más fuertemente en la ejecución.
Programas fuente grandes .- Por las mismas razones que aumenta el tiempo, crecen los programas fuentes; simplemente requerimos más instrucciones primitivas para describir procesos equivalentes. Esto es una desventaja porque dificulta el mantenimiento de los programas, y nuevamente reduce la productividad de los programadores.
Peligro de afectar recursos inesperadamente .- Que todo error que podamos cometer, o todo riesgo que podamos tener, podemos afectar los recursos de la maquina, programar en este lenguaje lo más común que pueda pasar es que la máquina se bloquee o se reinicialice. Porque con este lenguaje es perfectamente posible (y sencillo) realizar secuencias de instrucciones inválidas, que normalmente no aparecen al usar un lenguaje de alto nivel.
Falta de portabilidad.- Porque para cada máquina existe un lenguaje ensamblador; por ello, evidentemente no es una selección apropiada de lenguaje cuando deseamos codificar en una máquina y luego llevar los programas a otros sistemas operativos o modelos de computadoras.
                                     
Relación entre el código binario y el lenguaje ensamblador
En el código binario se utilizan ceros y unos, mientras que el lenguaje ensamblador es una colección de símbolos mnemónicos que representan: operaciones, nombres simbólicos, operadores y símbolos especiales.
La relación entre estos dos lenguajes sería que el binario es el lenguaje que la máquina entiende y el ensamblador se acerca mas lenguaje de esta.
Manejo de la memoria: Direccionamiento (interno y externo)
El manejo de la memoria depende de que procesador tenga la máquina, entre los cuales a continuación se mencionan los siguientes:
·        Memoria de Programa
·        Memoria Externa de Datos
·        Memoria Interna de Datos
·        Registros de Funciones Especiales
·        Memoria de Bit.
El espacio de la Memoria de Programa contiene todas las instrucciones, datos, tablas y cadenas de caracteres (strings) usadas en los programas. Esta memoria se direcciona principalmente usando el registro de 16 bits llamado Data Pointer. El tamaño máximo de la Memoria de Programa es de 64 Kbytes.
La Memoria Externa de Datos contiene todas las 
variables y estructuras de datos que no caben en la memoria interna del Microprocesador. Esta memoria se direcciona principalmente por el registro de 16 bits Data Pointer , aunque también se puede direccionar un banco de Memoria Externa de Datos de 256 bytes usando los dos primeros registros de propósito general .
El espacio de Memoria Interna de Datos funcionalmente es la memoria de datos más importante, ya que ahí es donde residen cuatro 
bancos de registros de propósito general; la pila o stack del programa; 128 bits de los 256 bits de un área de memoria direccionable por bit y todas las variables y estructuras de datos operadas directamente por el programa. El tamaño máximo de la Memoria Interna de Datos es de 256 bytes.
Contiene un espacio para los denominados Registros de Funciones Especiales destinado para los puertos de entrada/salida, temporizadores y puerto serie del circuito integrado. Estos registros incluyen al Stack Pointer; al registro de la palabra de 
estado del programa y al Acumulador. La cantidad máxima de Registros de Funciones Especiales es 128.
Todos los Registros de Funciones Especiales tienen direcciones mayores a 127 y se ubican en los 128 bytes superiores de la Memoria Interna de Datos. Estas dos áreas de la Memoria Interna de Datos se diferencian por el modo de direccionamiento usado para accesarlas. Los Registros de Funciones Especiales solo se pueden accesar usando el modo de direccionamiento Directo, mientras que los 128 bytes superiores solo se pueden accesar con el modo de direccionamiento Indirecto.
Por otra parte, el espacio de Memoria de Bit se usa para almacenar variables y banderas de un bit. El tamaño máximo de la Memoria de Bit es de 256 bits, 128 de los bits comparten su espacio con 16 bytes del espacio de la Memoria Interna de Datos y los otros 128 bits lo hacen con los Registros de Funciones Especiales.

Lenguaje
El lenguaje ensamblador refleja directamente la arquitectura y las instrucciones en lenguaje de máquina de la CPU, y pueden ser muy diferentes de una arquitectura de CPU a otra. Cada arquitectura de microprocesador tiene su propio lenguaje de máquina, y en consecuencia su propio lenguaje ensamblador ya que este se encuentra muy ligado al la estructura del hardware para el cual se programa. Los microprocesadores difieren en el tipo y número de operaciones que soportan; también pueden tener diferente cantidad de registros, y distinta representación de los tipos de datos en memoria. Aunque la mayoría de los microprocesadores son capaces de cumplir esencialmente las mismas funciones, la forma en que lo hacen difiere y los respectivos lenguajes ensamblador reflejan tal diferencia.

Diseño de Lenguaje

Elementos básicos

Hay un grado grande de diversidad en la manera en que los autores de los ensambladores categorizan las sentencias y en la nomenclatura que usan. En particular, algunos describen cualquier cosa como pseudo-operación (pseudo-Op), con excepción del mnemónico de máquina o del mnemónico extendido.
Un típico lenguaje ensamblador consiste en 3 tipos de sentencias de instrucción que son usadas para definir las operaciones del programa:
  • Mnemónicos de opcode
  • Secciones de datos
  • Directivas de ensamblador 

Perspectiva histórica


Los lenguajes ensambladores fueron primero desarrollados en los años 1950, cuando fueron referidos como lenguajes de programación de segunda generación. Por ejemplo, el SOAP (Symbolic Optimal Assembly Program) era un lenguaje ensamblador de 1957 para el computador IBM 650. Los lenguajes ensambladores eliminaron mucha de la propensión a errores y del consumo de tiempo de la programación de los lenguajes de primera generación que se necesitaba con los primeros computadores, liberando a los programadores del tedio tal como recordar códigos numéricos y cálculo de direcciones. Una vez fueron ampliamente usados para todo tipo de programación. Sin embargo, por los años 1980 (1990 en los microcomputadores), su uso había sido en gran parte suplantado por los lenguajes de alto nivel, en la búsqueda de una mejorada productividad en programación. Hoy en día, aunque el lenguaje ensamblador es casi siempre manejado y generado por los compiladores, todavía se usa para la manipulación directa del hardware, acceso a instrucciones especializadas del procesador, o para resolver problemas de desempeño crítico. Los usos típicos son drivers de dispositivo, sistemas embebidos de bajo nivel, y sistemas de tiempo real.
Históricamente, un gran número de programas han sido escritos enteramente en lenguaje ensamblador. Los sistemas operativos fueron casi exclusivamente escritos en lenguaje ensamblador hasta la aceptación ámplia del lenguaje de programación C en los años 1970 y principios de los 1980. También, muchas aplicaciones comerciales fueron escritas en lenguaje ensamblador, incluyendo una gran cantidad del software escrito por grandes corporaciones para mainframes de IBM. Los lenguajes COBOL y FORTRAN eventualmente desplazaron mucho de este trabajo, aunque un número de organizaciones grandes conservaran las infraestructuras de aplicaciones en lenguaje ensamblador hasta bien entrados los años 1990.
La mayoría de los primeros microcomputadores confiaron en el lenguaje ensamblador codificado a mano, incluyendo la mayoría de los sistemas operativos y de las aplicaciones grandes. Esto era porque estos sistemas tenían limitaciones severas de recursos, impusieron idiosincráticas arquitecturas de memoria y de pantalla, y proporcionaron servicios de sistema limitados y con errores. Quizás más importante era la falta de compiladores de primera clase de lenguajes de alto nivel adecuados para el uso en el microcomputador. Un factor psicológico también pudo haber jugado un papel: la primera generación de programadores de los microcomputadores conservó una actitud de aficionado de "alambres y alicates".
En un contexto más comercial, las más grandes razones para usar el lenguaje ensamblador era hacer programas con mínimo tamaño, mínima sobrecarga, mayor velocidad y confiabilidad.
Los típicos ejemplos de programas grandes en lenguaje ensamblador de ese tiempo son los sistemas operativos IBM PC DOS y aplicaciones tempranas tales como la hoja de cálculo Lotus 1-2-3, y casi todos los juegos populares para la familia Atari 800 de computadores personales. Incluso en los años 1990, la mayoría de los videojuegos de cónsola fueron escritos en ensamblador, incluyendo la mayoría de los juegos para la Mega Drive/Genesis y el Super Nintendo Entertainment System.Según algunos insiders de la industria, el lenguaje ensamblador era el mejor lenguaje de programación a usar para obtener el mejor desempeño del Sega Saturn, una cónsola para la cual era notoriamente desafiante desarrollar y programar juegos. El popular juego de arcade NBA Jam (1993) es otro ejemplo. El ensamblador ha sido por largo trecho, el lenguaje de desarrollo primario en los computadores hogareños Commodore 64, Atari ST, así como el ZX Spectrum. Esto fue así en gran parte porque los dialectos del BASIC en estos sistemas ofrecieron insuficiente velocidad de ejecución, así como insuficientes características para aprovechar completamente el hardware disponible. Algunos sistemas, más notablemente el Amiga, incluso tienen IDEs con características de depuración y macros altamente avanzados, tales como el freeware ASM-One assembler, comparable a las del Microsoft Visual Studio (el ASM-Uno precede al Microsoft Visual Studio).
El ensamblador para el VIC-20 fue escrito por Don French y publicado por French Silk. Con 1639 bytes de longitud, su autor cree que es el más pequeño ensamblador simbólico jamás escrito. El ensamblador soportaba el direccionamiento simbólico usual y la definición de cadenas de caracteres o cadenas hexadecimales. También permitía expresiones de direcciones que podían combinarse con las operaciones de adición, substracción, multiplicación, división, AND lógico, OR lógico, y exponenciación.
                          


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