Lenguaje ensamblador

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Lenguaje ensamblador
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El lenguaje ensamblador es el lenguaje de programación utilizado para escribir programas informáticos de bajo nivel, y constituye la representación más directa del Código máquina específico para cada arquitectura de computadoras legible por un programador. Aun hoy se utiliza en la programación de handler o manipuladores de dispositivos de hardware.

Características

  • El código escrito en lenguaje ensamblador posee una cierta dificultad de ser entendido directamente por un ser humano ya que su estructura se acerca más bien al lenguaje máquina, es decir, lenguaje de bajo nivel.
  • El lenguaje ensamblador es difícilmente portable, es decir, un código escrito para un Microprocesador, suele necesitar ser modificado, muchas veces en su totalidad para poder ser usado en otra máquina distinta, aun con el mismo Microprocesador, solo pueden ser reutilizados secciones especiales del código programado.
  • Los programas hechos en lenguaje ensamblador, al ser programado directamente sobre Hardware, son generalmente más rápidos y consumen menos recursos del sistema (memoria RAM y ROM). 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 de programar en un lenguaje de alto nivel.
  • También se puede controlar el tiempo en que tarda una Rutina en ejecutarse, e impedir que se interrumpa durante su ejecución.
  • El lenguaje ensamblador es un código estructurado y gravitatorio desarrollado sobre un archivo de programación (.ASM), en el cual pueden existir varios programas, macros o rutinas que pueden ser llamados entre si.

Lenguaje

Un programa escrito en lenguaje ensamblador consiste en una serie de Instrucciones que corresponden al flujo de órdenes ejecutables que pueden ser cargadas en la Memoria de un sistema basado en Microprocesador. Por ejemplo, un Procesador x86 puede ejecutar la siguiente instrucción Binaria como se expresa en código de máquina:

La representación equivalente en lenguaje ensamblador es más fácil de recordar:

  • MOV al, 061h

Esta instrucción significa:

El mnemónico "mov" es un código de operación u "opcode", elegido por los diseñadores de la colección de instrucciones para abreviar "move" (mover, pero en el sentido de copiar valores de un sitio a otro). El opcode es seguido por una lista de argumentos o parámetros, completando una instrucción de ensamblador típica. A diferencia de los lenguajes de alto nivel, aquí hay usualmente una correspondencia 1 a 1 entre las instrucciones simples del ensamblador y el lenguaje de máquina. Sin embargo, en algunos casos, un ensamblador puede proveer "pseudo instrucciones" que se expanden en un código de máquina más extenso a fin de proveer la funcionalidad necesaria. Por ejemplo, para un código máquina condicional como "si X mayor o igual que", un ensamblador puede utilizar una pseudo instrucción al grupo "haga si menor que", y "si = 0" sobre el resultado de la condición anterior. Los Ensambladores más completos también proveen un rico lenguaje de macros que se utiliza para generar código más complejo y secuencias de datos. Cada arquitectura de microprocesadores 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. Pueden existir múltiples conjuntos de mnemónicos o Sintaxis de lenguaje ensamblador para un mismo conjunto de instrucciones, instanciados típicamente en diferentes programas en ensamblador. En estos casos, la alternativa más popular es la provista por los fabricantes, y usada en los manuales del programa.

Código máquina

El código máquina, o lenguaje de máquina, está formado por instrucciones sencillas, que -dependiendo de la estructura del procesador- pueden especificar:

  • Registros específicos para operaciones aritméticas, direccionamiento o control de funciones.
  • Posiciones de memoria específicas (offset).
  • Modos de direccionamiento usados para interpretar operandos.

Las operaciones más complejas se realizan combinando estas instrucciones sencillas, que pueden ser ejecutadas secuencialmente o mediante instrucciones de control de flujo. Casi todas las instrucciones utilizan 2 operandos específicos para realizar su función. Ejemplo, cuando deseamos mover un valor constante hacia un registro de almacenamiento debemos especificar ambos operandos. Las operaciones disponibles en la mayoría de los conjuntos de instrucciones incluyen:

  • mover

llenar un registro con un valor constante (Ej.: mov al, `20`). o mover datos de una posición de memoria a un registro o viceversa (Ej.: mov al, [si]) o escribir y leer datos de dispositivos (Ej.: lea dx, offset cadena)

  • computar 

sumar, restar, multiplicar o dividir los valores de dos registros, colocando el resultado en uno de ellos o en otro registro (Ej.: sum, mul, div, entres otras instrucciones). o realizar operaciones binarias, incluyendo operaciones lógicas (AND/OR/XOR/NOT) o comparar valores entre registros (mayor, menor, igual) (Ej.: cmp)

  • afectar el flujo del programa

saltar a otra posición en el programa y ejecutar instrucciones allí(Ej.: jmp) o saltar si se cumplen ciertas condiciones (IF) (Ej.: jnb, jnz, jb, jz, jne, je, entre otros) o saltar a otra posición, pero guardar el punto de salida para retornar (Ej.: CALL, llamada a subrutinas) Algunas computadoras incluyen instrucciones complejas dentro de sus capacidades. Una sola instrucción compleja hace lo mismo que en otras computadoras puede requerir una larga serie de instrucciones, por ejemplo:

  • salvar varios registros en la Pila de una sola vez
  • mover grandes bloques de memoria


Ejemplos de lenguaje ensamblador

Ejemplo 1

El siguiente es un ejemplo del programa clásico Hola mundo escrito para la arquitectura de procesador x86 (bajo el sistema operativo DOS) en modo texto (por defecto).

.model small
.stack
.data
Cadena1 DB 'Hola Mundo.$'
.code

programa:
   mov ax, @data
   mov ds, ax
   mov dx, offset Cadena1
   mov ah, 9
   int 21h
   int 20h
end programa

Ejemplo 2

El siguiente ejemplo muestra 1 línea bicolor en el centro de la pantalla en modo de video, que puede ser movida por los cursores del teclado.

Dosseg .Model small .Data

Col1 DW 0 Col2 DW 1


                                                    • MACROS ********************************

Entrar Macro mov ah, 7 int 21H endm


Modo MACRO VALOR
        PUSH AX
        XOR AH, AH
        MOV AL, VALOR
        INT 10H
        POP AX

ENDM

Paleta MACRO VALOR

       PUSH AX
       PUSH BX
       Mov AH, 0BH
       MOV BL, VALOR
       MOV BH, 01H
       Int 10h
       POP BX
       POP AX

ENDM


Linea MACRO Columna, Color

      LOCAL Volver
      PUSH AX
      PUSH BX

PUSH CX MOV AX, 0B800H

      MOV ES, AX

MOV AH, Color MOV DI, Columna MOV CX, 100  ; OJO VER CUAL ES EL NUMERO DE FILAS Volver:

     MOV ES: [DI], AH

MOV ES: [DI+2000H], AH ADD DI, 80 LOOP Volver

POP CX POP BX POP AX ENDM

Linea1 MACRO Columna, Color

      LOCAL Volver
      PUSH AX
      PUSH BX

PUSH CX MOV AX, 0B800H

      MOV ES, AX

MOV AL, Color MOV DI, Columna MOV CX, 100  ; OJO VER CUAL ES EL NUMERO DE FILAS Volver:

      MOV ES: [DI], AL

MOV ES: [DI+2000H], AL ADD DI, 80 LOOP Volver

POP CX POP BX POP AX ENDM


BorrarPantalla MACRO LOCAL Borrar

      PUSH AX
      PUSH BX

PUSH CX MOV AX, 0B800H MOV ES, AX MOV DI, 00H XOR AX, AX MOV CX, 2000H

      REP STOSW

POP CX POP BX POP AX

ENDM

.Code .386 Main proc near

     MOV AX, @Data

MOV DS, AX Modo 4  ; Modo Gráfico Paleta 2  ; Paleta Caliente MOV Col1, 39  ; Ubicamos la primera línea una posición antes del centro MOV Col2, 40  ; Ubicamos la primera línea una posición en el mismo centro

Linea Col1, 00000010B  ; Pintamos las dos líneas, la primera con AH Linea1 Col2, 01000000B  ;y la otra con AL, para que den la sensación de que son una sola

vuelvo: Entrar cmp al, 1BH  ;verifico que si la tecla que presiona el usuario es ESC je Salto  ;si es así termina la aplicación

mov ah, 06H  ;este servicio lo utilizamos para leer una tecla mov dl, 0FFH Int 21H  ; leemos la tecla presionada

JE vuelvo cmp AL, 4BH JE izquierda  ;Si presiona la flecha izquierda lo mandamos a

cmp AL, 4DH                               ;mover las lineas hacia la izq

JE derecha  ;Si presiona la flecha derecha lo jmp vuelvo  ; mandamos a mover las lineas hacia la der Int 21H STC

Salto: jmp Salir

      • -----------***-----------***

izquierda: BorrarPantalla  ;aquí borramos la ubicación de las dos lineas anteriores cmp Col1, 0  ;comparamos en caso de que la primera linea llegue al principio de la pantalla je asignar1 cmp Col2, 0  ;comparamos en caso de que la primera linea llegue al principio de la pantalla je asignar2 jmp colorear1  ;sino cumple con las anteriores asecciones pinta normal decreciendo en 1

asignar1: mov Col1, 79  ;si la primera linea llego al inicio de la dec Col2  ;y la segunda toma la posición que tenia la primera Linea Col1, 00000010B pantalla pues debe pasar al final de la misma Linea1 Col2, 01000000B  ; pintamos con las nuevas posiciones jmp vuelvo  ;regreso a espera aque se presione una tecla

asignar2: mov Col2, 79  ;si la segunda linea llego al inicio de la pantalla pues

                                                                   ;debe pasar al final de la misma

dec Col1  ;la primera continua moviendose a la izquierda Linea Col1, 00000010B Linea1 Col2, 01000000B  ;pintamos con las nuevas posiciones jmp vuelvo  ;regreso a espera aque se presione una tecla

colorear1: dec Col1  ;este es el caso en el que las lineas solo se dec Col2  ;van moviendo hacia la izquierda Linea Col1, 00000010B Linea1 Col2, 01000000B jmp vuelvo

      • -----------***-----------***
      • -----------***-----------***

derecha: BorrarPantalla  ;aquí borramos la ubicación de las dos lineas anteriores cmp Col1, 79  ;comparamos en caso de que la primera linea llegue al final de la pantalla je asignar3 cmp Col2, 79  ;comparamos en caso de que la primera linea llegue al final de la pantalla je asignar4 jmp colorear2  ;sino cumple con las anteriores asecciones pinta normal incrementando en 1

asignar3: mov Col1,0  ;si la primera linea llego al final de la pantalla pues debe pasar al inicio de la misma inc Col2  ;y la segunda toma la posición que tenia la primera

Linea Col1, 00000010B Linea1 Col2, 01000000B  ; pintamos con las nuevas posiciones jmp vuelvo  ;regreso a espera aque se presione una tecla

asignar4: mov Col2, 0  ;si la segunda linea llego al final de la pantalla pues debe pasar al inicio de la misma inc Col1  ;la primera continua moviendose a la derecha

Linea Col1, 00000010B Linea1 Col2, 01000000B  ;pintamos con las nuevas posiciones jmp vuelvo  ;regreso a espera aque se presione una tecla

colorear2: inc Col1  ;este es el caso en el que las lineas solo se van moviendo hacia la derecha inc Col2 Linea Col1, 00000010B Linea1 Col2, 01000000B jmp vuelvo  ;regreso a espera aque se presione una tecla

      • -----------***-----------***

Salir: MOV AX, 4C00H Int 21H

Main endp

End

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