Computer Language

Posted 2020-10-29

汇编语言

计算机是人类创造出来的一种高级工具，有着简单的智能，但是还并不能向人与人一样直接交流；而人们通常控制计算机的程序也都是高级语言编写，计算机不能直接识别高级语言，必须通过编译器转成二进制代码才能识别运行。
计算机真正能够理解的都是低级语言，来控制硬件设备。而汇编语言就是低级语言，直接描述控制CPU的运行。
因此，在了解计算机语言之前，先弄明白汇编语言是怎么回事；一定会事半功倍！
1： What is assembly language?
在计算机里最核心的就是CPU，CPU虽然负责计算，却本身不具备智能。你给它一个指令它就运行一次，运行完就等待下一个指令。而这些指令都是二进制的，我们都称之为操作码 （opcode）；如： 00000000
00000001
00000010
这三行数字就是二进制的指令分别代表为数字：0，1，2
对于人类来说，这样的代码程序是不能识别的，也就不知道机器到底在干啥了。而计算机可以通过编译器把人类能识别的高级语言编写的程序，翻译成二进制指令解读给自己。因此，人们为了解决对二进制程序的识别问题，以及简单的编辑需求，就诞生了汇编语言 。
（汇编语言是二进制指令的文本形式，与指令是对应的关系。只要还原成二进制，汇编语言就可以被CPU直接执行，所以汇编语言就是最基础的低级语言。）
2：The origin of assembly language
在早期，编写程序就是手工写二进制指令，然后通过各种开关输入计算机，比如要做加法了，就按一下加法开关。后来，发明了纸带打孔机，通过在纸带上打孔，将二进制指令自动输入计算机。
而为了解决对二进制指令的解读识别问题， 工程师将那些指令写成了八进制。二进制转成八进制是简单的很，但是八进制与二进制都差不多，可读性并没有提高。到最后，还是用文字表达。内存地址也不再直接引用，而是 用标签表示。
如此，就变得复杂了点。多了一个步骤，要把这些指令翻译成二进制，就称之为assembling，完成这个步骤的程序就叫做assembler。它处理的文本，就叫做assembly code。标准化以后，称之为assembly language，缩写为asm，中文就叫汇编语言。
（每一种CPU的机器指令都是不一样的，因此对应的汇编语言也是不一样的，而接下来要说的是目前最流行的X86 汇编语言，也就是因特尔的CPU。）
3:Register and memory model.
寄存器和内存模型是认识汇编语言必须了解的两大知识点。

首先说说寄存器。
说到寄存器就得先说一下CPU了，计算机的核心硬件CPU是有两大部分组成:运算器和控制器；因此CPU本身只负责运算，不负责存储数据。数据一般都是储存在内存中，CPU要是运作是就去内存里调用数据。而CPU的运算速度要远远高于内存的读写速度的；因此，为了避免内存速度拖累CPU，就在CPU上设置了缓存，分为一级和二级。而缓存也是一种内存，要快过普通内存的读写速度。
但是，随着CPU的进步，缓存还是不够快，另外数据在缓存里面的地址是不固定的，CPU每次读写都要寻址也会拖慢速度。为此，在CPU里就又有了寄存器的出现，用来储存最常用的数据。也就是说，那些最频繁读写的数据（比如循环变量），都会放在寄存器里面，CPU会优先读取寄存器，再由寄存器跟内存交换数据。
（寄存器不依靠地区分区数据，而是依靠名称。每一个寄存器都有自己的名称，我们告诉CPU去具体的哪一个寄存器拿数据，这样的速度是最快的。很多人都称之为CPU的零级缓存。）