Čo sa používa v kontexte počítačového programovania a vývoja softvéru?

Jazyk montáže, známy tiež ako Assembler, leží veľmi blízko k hardvéru a používa sa v počítačovom programovaní a vývoji softvéru na rôzne účely, predovšetkým vtedy, keď je priame ovládanie hardvéru rozhodujúce alebo Optimalizácia výkonu je prvoradá. Tu je rozdelenie jeho kľúčového použitia:

1. Hardvérové ​​riadenie nízkej úrovne:

* Vývoj operačného systému: Montáž sa často používa v jadre operačných systémov, najmä v bootloadere (časť, ktorá spustí systém), jadro (jadro, ktoré riadi zdroje), ovládače zariadení (softvér, ktorý komunikuje s hardvérom) a prerušujú obsluhy. Je to preto, že tieto komponenty musia priamo manipulovať s procesorom, pamäťou a periférnymi zariadeniami.

* vložené systémy: V zabudovaných systémoch (zariadenia ako mikrokontroléry v automobiloch, zariadeniach a zariadeniach IoT) sú zdroje často obmedzené. Zostava môže byť rozhodujúca pre stláčanie najviac výkonu a efektívnosti z hardvéru. Umožňuje presné ovládanie vstupných/výstupných portov, časovačov a iných hardvérových zdrojov.

* Ovládače zariadení: Ako je uvedené vyššie, ovládače zariadení, najmä tí, ktorí potrebujú výkon v reálnom čase alebo špecifické hardvérové ​​funkcie, sú často napísané v montáži, aby priamo interagovali s hardvérom.

* firmvér: Firmvér, ktorý je softvér zabudovaný priamo do hardvéru (napríklad v smerovačoch alebo pevných diskoch), často používa montáž na kritické inicializačné a riadiace úlohy.

2. Optimalizácia výkonu:

* Kritické sekcie kódu: Ak je výkon absolútne nevyhnutný (napr. V herných motoroch, vysokofrekvenčných obchodných systémoch alebo vedeckých simuláciách), vývojári môžu v montáži písať najkritickejšie časti svojho kódu. Zostava umožňuje doladenie pokynov na využitie konkrétnych funkcií CPU a minimalizáciu režijných nákladov. Kompilátory, dokonca aj vysoko optimalizačné, nie vždy vytvárajú * absolútny * najlepší možný kód pre každú situáciu.

* Vývoj kompilátora: Vývojári kompilátora používajú montáž na pochopenie toho, ako sa jazyky na vysokej úrovni prekladajú do strojového kódu. Používajú ho tiež na overenie správnosti a efektívnosti kódu generovaného ich kompilátormi.

* kryptografia: Kryptografické algoritmy, ktoré často zahŕňajú zložité matematické operácie, môžu mať úžitok z optimalizácie montáže na dosiahnutie požadovanej rýchlosti. Mnoho kryptom knižníc bude obsahovať implementáciu montáže pre určité operácie.

* Benchmarking: Montáž umožňuje mimoriadne presné načasovanie a riadenie, vďaka čomu je vhodné na porovnávanie výkonu rôznych kódov alebo architektúr CPU.

3. Reverzné inžinierstvo a bezpečnosť:

* Reverzné inžinierstvo: Zhromaždenie je nevyhnutné na pochopenie vnútorného fungovania existujúceho softvéru, najmä ak nie je k dispozícii zdrojový kód. Reverzní inžinieri používajú rozobralá na konverziu strojového kódu na montáž, čo im umožňuje analyzovať logiku programu, identifikovať zraniteľné miesta a porozumieť jeho funkciám.

* Analýza škodlivého softvéru: Vedci zabezpečenia analyzujú škodlivý softvér (vírusy, červy atď.) Skúmaním ich kódu montáže, aby pochopili, ako fungujú, ako ich zistiť a ako ich odstrániť.

* Využíva vývoj: Využívanie, ktoré sú navrhnuté tak, aby využívali zraniteľné miesta softvéru, často zahŕňajú tvorbu špecifických sekvencií kódu montáže na dosiahnutie požadovaného účinku (napr. Injekciu škodlivého kódu).

4. Pochopenie počítačovej architektúry:

* učenie a výučba: Štúdium zhromaždenia je neoceniteľné na pochopenie toho, ako počítače pracujú na základnej úrovni. Vystavuje vás inštruktážnej sade CPU, organizácii pamäť a spôsobu vykonávania programov. Tieto znalosti sú prospešné pre každého počítačového vedca alebo programátora.

Prečo sa zostava používa širšie?

Zatiaľ čo montáž poskytuje jemnozrnnú kontrolu, dodáva sa s významnými nevýhodami:

* zložitosť: Kód montáže je oveľa zložitejší a časovo náročnejší ako kód v jazykoch na vysokej úrovni. Vyžaduje si to hlboké pochopenie cieľovej architektúry CPU.

* Prenosnosť: Zostava je vysoko špecifický pre konkrétnu architektúru CPU. Kód napísaný pre jednu rodinu procesorov (napr. Intel X86) nebude bežať na inom (napr. ARM).

* údržba: Kód montáže je často ťažké čítať, porozumieť a udržiavať. Dokonca aj skúsení programátori zhromaždenia sa môžu snažiť ladiť komplexné zhromaždenia.

* Produktivita: Vývojový čas je výrazne dlhší v porovnaní s jazykmi na vysokej úrovni.

v súhrne:

Montážny jazyk je výkonný nástroj, keď sa vyžaduje priama kontrola hardvéru, absolútna optimalizácia výkonu alebo hlboké porozumenie internárov softvéru. Jeho zložitosť, nedostatok prenosnosti a výzvy v oblasti udržiavateľnosti sú však menej vhodné pre vývoj softvéru so všeobecným účtom, kde jazyky na vyššej úrovni ponúkajú lepšiu rovnováhu produktivity, prenosnosti a výkonu. Zvyčajne sa používa v oblasti výklenkov, kde jeho výhody prevažujú nad nákladmi.

• Predchádzajúca strana: Čo je kód montáže a ako sa používa v počítačovom programovaní? 
• Ďalšia strana: Aký je rozdiel medzi predpokladom a postkondiciou v programovaní C?