MACROENSAMBLADOR (ING. DAVID ARAUCO CABRERA)

1. Lenguaje ensamblador

Lenguaje de máquina del Intel 8088. El código de máquina en hexadecimal se resalta en rojo, el equivalente en lenguaje assembler en magenta, y las direcciones de memoria donde se encuentra el código, en azul. Abajo se ve un texto en hexadecimal y ASCII.

Fig. 1Lenguaje Maquina del Intel 8086.

El lenguaje ensamblador, o assembler (assemblylanguage en inglés) es un lenguaje de programación de bajo nivel para los computadores, microprocesadores, microcontroladores, y otros circuitos integrados programables. Implementa una representación simbólica de los códigos de máquina binarios y otras constantes necesarias para programar una arquitectura dada de CPU y constituye la representación más directa del código máquina específico para cada arquitectura legible por un programador. Esta representación es usualmente definida por el fabricante de hardware, y está basada en los mnemónicos que simbolizan los pasos de procesamiento (las instrucciones), los registros del procesador, las posiciones de memoria, y otras características del lenguaje. Un lenguaje ensamblador es por lo tanto específico a cierta arquitectura de computador física (o virtual). Esto está en contraste con la mayoría de los lenguajes de programación de alto nivel, que, idealmente son portables.

Un programa utilitario llamado ensamblador es usado para traducir sentencias del lenguaje ensamblador al código de máquina del computador objetivo. El ensamblador realiza una traducción más o menos isomorfa (un mapeo de uno a uno) desde las sentencias mnemónicas a las instrucciones y datos de máquina. Esto está en contraste con los lenguajes de alto nivel, en los cuales una sola declaración generalmente da lugar a muchas instrucciones de máquina.

Muchos sofisticados ensambladores ofrecen mecanismos adicionales para facilitar el desarrollo del programa, controlar el proceso de ensamblaje, y la ayuda de depuración. Particularmente, la mayoría de los ensambladores modernos incluyen una facilidad de macro (descrita más abajo), y son llamados macro ensambladores.

Fue usado principalmente en los inicios del desarrollo de software, cuando aún no se contaba con potentes lenguajes de alto nivel y los recursos eran limitados. Actualmente se utiliza con frecuencia en ambientes académicos y de investigación, especialmente cuando se requiere la manipulación directa de hardware, altos rendimientos, o un uso de recursos controlado y reducido.

Muchos dispositivos programables (como los microcontroladores) aún cuentan con el ensamblador como la única manera de ser manipulados.

1.1. Características

• El código escrito en lenguaje ensamblador posee una cierta dificultad de ser entendido ya que su estructura se acerca al lenguaje máquina, es decir, es un lenguaje de bajo nivel.

• El lenguaje ensamblador es difícilmente portable, es decir, un código escrito para un microprocesador, puede necesitar ser modificado, para poder ser usado en otra máquina distinta. Al cambiar a una máquina con arquitectura diferente, generalmente es necesario reescribirlo completamente.

• Los programas hechos por un programador experto en lenguaje ensamblador son generalmente mucho más rápidos y consumen menos recursos del sistema (memoria RAM y ROM) que el programa equivalente compilado desde un lenguaje de alto nivel. 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 y/o muy ineficientes de programar en un lenguaje de alto nivel, ya que, entre otras cosas, en el lenguaje ensamblador se dispone de instrucciones del CPU que generalmente no están disponibles en los lenguajes de alto nivel.

• También se puede controlar el tiempo en que tarda una rutina en ejecutarse, e impedir que se interrumpa durante su ejecución.

1.2. Programa ensamblador

Típicamente, un programa ensamblador (assembler en inglés) moderno crea código objeto traduciendo instrucciones mnemónicas de lenguaje ensamblador en opcodes, y resolviendo los nombres simbólicos para las localizaciones de memoria y otras entidades.1 El uso de referencias simbólicas es una característica clave del lenguaje ensamblador, evitando tediosos cálculos y actualizaciones manuales de las direcciones después de cada modificación del programa. La mayoría de los ensambladores también incluyen facilidades de macros para realizar sustitución textual - ej. Generar cortas secuencias de instrucciones como expansión en línea en vez de llamar a subrutinas.

Los ensambladores son generalmente más simples de escribir que los compiladores para los lenguajes de alto nivel, y han estado disponibles desde los años 1950. Los ensambladores modernos, especialmente para las arquitecturas basadas en RISC, tales como MIPS, SunSPARC, y HP PA-RISC, así como también para el x86 (-64), optimizan la planificación de instrucciones para explotar la segmentación del CPU eficientemente.

En los compiladores para lenguajes de alto nivel, son el último paso antes de generar el código ejecutable.

1.3. Número de pasos

Hay dos tipos de ensambladores basados en cuántos pasos a través de la fuente son necesarios para producir el programa ejecutable.

• Los ensambladores de un solo paso pasan a través del código fuente una vez y asumen que todos los símbolos serán definidos antes de cualquier instrucción que los refiera.

• Los ensambladores del dos pasos crean una tabla con todos los símbolos y sus valores en el primer paso, después usan la tabla en un segundo paso para generar código. El ensamblador debe por lo menos poder determinar la longitud de cada instrucción en el primer paso para que puedan ser calculadas las direcciones de los símbolos.

La ventaja de un ensamblador de un solo paso es la velocidad, que no es tan importante como lo fue en un momento dado los avances en velocidad y capacidades del computador. La ventaja del ensamblador de dos pasos es que los símbolos pueden ser definidos dondequiera en el código fuente del programa. Esto permite a los programas ser definidos de maneras más lógicas y más significativas, haciendo los programas de ensamblador de dos pasos más fáciles leer y mantener.

1.4. Ensambladores de alto nivel

Los más sofisticados ensambladores de alto nivel proporcionan abstracciones del lenguaje tales como:

• Estructuras de control avanzadas

• Declaraciones e invocaciones de procedimientos/funciones de alto nivel

• Tipos

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