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Présentation

Le langage assembleur est un langage de programmation de bas niveau pour un ordinateur ou un autre périphérique programmable, spécifique à une architecture d'ordinateur particulière contrairement à la plupart des langages de programmation de haut niveau, qui sont généralement portables sur plusieurs systèmes. Le langage assembleur est converti en code machine exécutable par un programme utilitaire appelé assembleur comme NASM, MASM, etc.


Chaque ordinateur dispose d'un microprocesseur qui gère les activités arithmétiques, logiques et de contrôle de l'ordinateur. Chaque famille de processeurs possède son propre ensemble d'instructions pour gérer diverses opérations telles que la saisie de données à partir du clavier, l'affichage d'informations à l'écran et l'exécution de divers autres travaux. Ces instructions sont appelées « instructions en langage machine ».

Un processeur ne comprend que les instructions en langage machine, qui sont des chaînes de 1 et de 0 (le fameux binaire). Cependant, le langage machine est trop obscur et complexe pour être utilisé dans le développement de logiciels. Ainsi, le langage d'assemblage de bas niveau est conçu pour une famille spécifique de processeurs qui représente diverses instructions sous forme de code symbolique et sous une forme plus compréhensible.

Parmi les avantages que le langage assembleur offre à ses utilisateurs on note :

  • La nécessité de moins de mémoire et de temps d'exécution.
  • La possibilité de faire des travaux complexes spécifiques au matériel d'une manière plus simple.
  • La compatibilité avec les travaux à temps critique.
  • Qu’il est le plus approprié pour écrire des routines de service d'interruption et d'autres programmes résidant en mémoire.

Objectifs

Les cours qu’on vous propose dans cette partie auront pour objectif de vous faire comprendre :

  • Comment les programmes interfacent avec le système d'exploitation, le processeur et le BIOS.
  • Comment les données sont représentées dans la mémoire et autres périphériques externes.
  • Comment le processeur accède et exécute l'instruction.
  • Comment les instructions accèdent et traitent les données.
  • Comment un programme accède aux périphériques externes.

Et ce en suivant un enchainement très précis, commençant par l’installation des environnements, passant par la présentation de la syntaxe et les merveilleuses fonctionnalités qu’un tel langage vous offre pour finir avec des notions plus avancées pour vous rendre des experts en matière d’assembleur, sans oublier de vous faire pratiquer à chaque fois les notions présentées par le biais d’exercices, et des travaux pratiques.

Exemples d’application

Généralement l’utilité de langage assembleur est dans le code de démarrage d'un système, c’est-à-dire le code de bas niveau qui initialise et teste le matériel du système avant de démarrer le système d'exploitation et qui est souvent stocké dans la ROM.

Certains langages de bas niveau, tels que Pascal ou C, utilisent des compilateurs permettant au programmeur d'incorporer le langage d'assemblage directement dans le code source. Les programmes utilisant des fonctionnalités similaires peuvent ensuite construire des abstractions en utilisant un langage d'assemblage différent sur chaque plate-forme matérielle. Le code portable du système peut ensuite utiliser ces composants spécifiques au processeur via une interface uniforme.

Le langage d'assemblage est utile en rétroconception. Dans ce sens on trouve de de nombreux programmes qui sont distribués uniquement sous forme de code machine, ce qui est simple à traduire en langage assembleur, mais plus difficile à traduire dans un langage de niveau supérieur.

Une autre utilité du langage d'assemblage réside dans l’amélioration de la vitesse d'exécution, en particulier dans les premiers ordinateurs personnels avec une puissance de traitement et une mémoire RAM limitées.

Prérequis

Ce cours a été conçu pour ceux qui souhaitent apprendre les bases de la programmation d'assemblage à partir de zéro. Il vous donnera suffisamment de connaissances sur la programmation d'assemblage à partir desquelles vous pourrez vous diriger vers des niveaux d'expertise plus élevés. Une fois ces bases acquises, vous pouvez passer à une étape plus complexe de ce cours pour porter le chapeau d’expert du domaine.

Avant de poursuivre ce cours, vous devez avoir une compréhension de base des terminologies de programmation informatique. Une compréhension de base de l'un des langages de programmation vous aidera à comprendre les concepts de programmation d'assembleur et à progresser rapidement sur la piste d'apprentissage. Néanmoins, si vous êtes rigoureux, ambitieux et vous avez la capacité à apprendre rapidement, vous pouvez dès maintenant vous pencher dans l’univers d’assembleur, rien ne vous empêchera de passer « from zero to hero ».

Qu'est-ce que la langue assembleur?

Le langage d'assembleur est directement influencé par le jeu d'instructions et l'architecture du processeur. Il doit être traité par un programme afin de générer le code de langue de la machine. Assembleur est le programme qui traduit le code du langage assembleur au langage machine. NASM (Netwide Assembler), MASM (Microsoft Assembler) et TASM (Borland Turbo Assembler) sont quelques assembleurs populaires pour les processeurs Intel.

Êtes-vous curieux de savoir à quoi ressemblent les instructions assembleur? Voici quelques exemples:

inc result
mov class_size,45
and maskl,12 8
add marks,10

La première instruction incrémente le résultat de la variable. Cette instruction est équivalente au résultat++ en C.

La seconde instruction initialise class_size à 45. L'instruction équivalente dans C est :

class_size = 45;

La troisième instruction effectue le bitwise et l'opération sur maskl et peut être exprimée en C comme:

maskl = maskl & 128/

La dernière instruction met à jour les marques en ajoutant 10. En C, cela équivaut à

marks = marks + 10/

Ces exemples illustrent plusieurs points:
1. Les instructions du langage d'assembleur sont cryptiques.
2. Les opérations de langage d'assembleur sont exprimées en utilisant des mnémoniques (comme and et inc).
3. Les instructions de langage d'assembleur sont de bas niveau.

Avantages des langages de programmation de haut niveau

Les langages de programmation de haut niveau sont dediées aux  developpement des applications car ils fournissent une abstraction pratique du système sous-jacent adapté à la résolution de problèmes d'informatisation des taches, telque les problèmes de gestion . Voici quelques avantages :

1. Le développement des programmes est plus rapide.

De nombreuses langagees de haut niveau fournissent des structures (séquentielles, de sélection, itératives) qui facilitent le développement des applications. Les programmes écrits dans un langage de haut niveau sont relativement petits par rapport aux programmes équivalents écrits dans un langage d'assembleur. Ces programmes sont également plus faciles à coder et déboguer.

2. Les programmes sont plus faciles à maintenir.

La programmation d'une nouvelle application peut prendre de plusieurs semaines à plusieurs mois et le cycle de vie d'un tel logiciel peut durer plusieurs années. Par conséquent, il est essentiel que le développement de logiciels soit fait en tenant compte de la maintenabilité logicielle, ce qui implique des activités allant de la correction de bugs à la génération de la prochaine version du logiciel. Les programmes écrits dans un langage de haut niveau sont plus faciles à comprendre et, lorsque les bonnes pratiques de programmation sont suivies, sont plus faciles à maintenir. Les programmes de langue d'assembleur ont tendance à être longs et prennent plus de temps pour coder et déboguer. En conséquence, ils sont également difficiles à maintenir.

3. Les programmes sont portables,

Les programmes de langage de haut niveau contiennent très peu de détails spécifiques au processeur. En conséquence, ils peuvent être utilisés avec peu ou pas de modification sur différents systèmes informatiques. En revanche, les programmes en langage assembleur sont spécifiques au processeur

Pourquoi programmer en langue assembleur ?

La section précédente donne suffisamment de raisons pour vous décourager de programmer dans la langue d'assembleur. Cependant, il existe deux raisons principales pour lesquelles la programmation se fait toujours en langage assembleur: (i) l'efficacité et (ii) l'accessibilité au matériel du système.

- L'éfficacité fait refrence à la mesure dans laquelle un programme réussit à atteindre un objectif donné. Nous considérons ici deux objectifs basés sur l'espace (espace-efficacité) et le temps (temps-efficacité).  L'efficacité d'espace fait référence aux besoins en mémoire d'un programme, c'est-à-dire la taille du code exécutable. On dit que le programme A est plus efficace en espace s'il prend moins d'espace mémoire que le programme B pour effectuer la même tâche. Très souvent, les programmes écrits en assembleur ont tendance à être plus compacts que ceux écrits dans un langage de haut niveau. L'efficacité-temps désigne le temps nécessaire pour exécuter un programme. Évidemment, un programme qui fonctionne plus vite est considéré comme étant meilleur du point de vue de l'efficacité du temps. Si nous créons des programmes en langage assembleur avec soin, ils ont tendance à fonctionner plus vite que leurs homologues linguistiques de haut niveau.

En aparté, nous pouvons également définir un troisième objectif: à quelle vitesse un programme peut être développé (c'est-à-dire, écrire du code et déboguer). Cet objectif est lié à la productivité du programmeur, et le langage d'assemblage perd la bataille pour les langages de haut niveau comme discuté dans la dernière section. La supériorité du langage d'assembleur dans la génération de code compact devient de moins en moins importante pour plusieurs raisons. Premièrement, les économies réalisées dans l'espace ne concernent que le code du programme et non son espace de données. Ainsi, en fonction de l'application, les économies d'espace obtenues en convertissant un programme d'application d'un langage de haut niveau vers le langage d'assembleur peuvent ne pas être substantielles. Deuxièmement, le coût de la mémoire a diminué et la capacité de mémoire a augmenté. Ainsi, la taille d'un programme n'est plus un obstacle majeur. Enfin, les compilateurs deviennent de plus en plus "intelligents" en générant du code à la fois efficace dans l'espace et dans le temps. Cependant, il existe des systèmes tels que les contrôleurs intégrés et les dispositifs portables dans lesquels l'efficacité de l'espace est importante.

L'une des principales raisons d'écrire des programmes dans un langage d'assembleur est de générer du code qui soit efficace dans le temps. La supériorité des programmes de langage assembleur dans la production de code efficace est une manifestation directe de la spécificité. En d'autres termes, les programmes en langage assembleur contiennent uniquement le code nécessaire pour exécuter la tâche donnée. Même ici, un compilateur "intelligent" peut optimiser le code qui peut bien rivaliser avec son équivalent écrit dans le langage d'assemblage. Bien que l'écart se resserre avec les améliorations de la technologie des compilateurs, le langage d'assembleur conserve son avantage pour l'instant.

- L'accessibilité au matériel du système : L'autre raison principale pour écrire des programmes en langage assembleur est d'avoir un contrôle direct sur le matériel du système. À dessein, les langages de haut niveau fournissent une vue restreinte (abstraite) du matériel sous-jacent. Pour cette raison, il est presque impossible d'effectuer certaines tâches nécessitant un accès au matériel du système. Par exemple, écrire un pilote de périphérique pour un nouveau scanner sur le marché nécessite presque certainement une programmation en langage assembleur. Le langage d'assemblage n'imposant aucune restriction, vous pouvez contrôler directement le matériel du système. Si vous développez un logiciel système, vous ne pouvez pas éviter d'écrire des programmes en langage assembleur.

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