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Cours Assembleur


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La vision d'un système informatique par un utilisateur dépend du degré d'abstraction fourni par le logiciel sous-jacent. C'est au plus haut niveau de la hiérarchie que l'utilisateur peut interagir avec un ordinateur . Au niveau le plus élevé, l'interaction de l'utilisateur est limitée à l'interface fournie par un logiciel d'application tel qu'un navigateur, un logiciel de traitement de texte, etc. L'utilisateur ne devrait avoir qu'une connaissance superficiel du fonctionnement du système. La résolution de problèmes à ce niveau, par exemple, consiste repondre au besoin direct de l'utilisateur, par exemple composer un document en utilisant le logiciel de traitement de texte.

Au niveau suivant, la résolution de problèmes est effectuée avec l'un des langages de haut niveau tels que C et Java. Un utilisateur qui interagit avec le système à ce niveau devrait avoir une connaissance détaillée du développement logiciel. En général, ces utilisateurs sont des programmeurs d'applications. Les utilisateurs de ce niveau connaissent le designe  de l'application et le langage de programmation avec lequel elle est ecrite. Cependant, ils peuvent ne pas connaître les détails internes du système à moins qu'ils ne soient également impliqués dans le développement de logiciels système tels que les pilotes de périphérique, les assembleurs etc. Ces deux derniers niveaux 4 et 5 sont indépendants du système, c'est-à-dire indépendants d'un processeur particulier utilisé dans le système. Par exemple, un programme d'application écrit en C peut être exécuté sur un système avec un processeur Intel ou un processeur AMD sans modifier le code source. Tout ce que nous avons à faire est de recompiler le programme avec un compilateur C natif du système cible. En revanche, le développement de logiciels à tous les niveaux inférieurs au niveau 4 dépend du système.

La programmation en langage assembleur est appelée programmation de bas niveau car chaque instruction exécute une tâche de niveau inférieur par rapport à une instruction dans un langage de haut niveau. Par conséquent, pour exécuter la même tâche, le code de langage assembleur tend à être beaucoup plus grand qu'avec le langage de haut niveau. En plus, les instructions de langage d'assembleur sont natives du processeur utilisé dans le système. Par exemple, un programme écrit pour Intel ne peut pas être exécuté sur un processeur PowerPC. En effet, La programmation avec le langage assembleur nécessite des connaissances sur les détails internes du système, tels que l'architecture du processeur, l'organisation de la mémoire, etc.

Le langage machine est un parent proche du langage assembleur. Généralement, il existe une correspondance biunivoque entre les instructions des deux langages. Mais, Le processeur ne comprend que le langage de la machine, dont les instructions sont constituées de chaînes de caractères Is et Os. Finallement, C'est le matériel du système, qui se compose de circuits logiques numériques qui execute le langage machine.

Même si le langage d'assembleur est considéré comme un langage de bas niveau, la programmation en langage assembleur ne vous exposera pas à tous les rouages ​​du système.     
En fait, notre système d'exploitation cache plusieurs détails de bas niveau afin que le programmeur de langage d'assembleur puisse effectuer des tâches facilement. Par exemple, si nous voulons lire les entrées du clavier, nous pouvons compter sur les services fournis par le système d'exploitation.

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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