Языки программирования
4. Программирование микропроцессора
4.1. Языки программирования.
На своем рабочем уровне МП выполняет список операций, называемый машинной программой.
Машинная программа - программа, написанная на машинном языке.
Программа - упорядоченный список команд или операторов, выполняя которые микро – ЭВМ осуществляет решение задачи.
Машинный язык - язык, непосредственно используемый МП. Программа на машинном языке не требует интерпретации.
Операторы машинного языка записываются в двоичных кодах.
Поскольку писать программу в двоичных кодах тяжело и неудобно, используют для этой цели шестнадцатеричный код. Специальная управляющая программа, называемая монитором и хранимая в ПЗУ, переводит шестнадцатеричный код операторов в двоичный код.
Программа - монитор служебная программа, предназначенная для управления микро – ЭВМ в процессе трансляции, тестирования и ввода прикладных программ пользователя.
Рекомендуемые материалы
Однако, хотя двоичные данные записаны в шестнадцатеричном коде, программа продолжает рассматриваться как заданная на машинном языке и оказывается трудной для понимания. Более того, для различных МП коды операций различны. Поэтому, если программирование осуществляется на языках низкого уровня (в шестнадцатеричном или двоичном коде), необходимо знать коды операций системы команд для МП, которым пользуются.
Решение проблемы разработки языков программирования, не зависящих от специфики ЭВМ, явилась разработка алгоритмических языков, образующих класс машинно – независимых языков.
Используют следующие языки программирования МП:
1. Язык низкого уровня – машинный язык;
2. Язык типа АССЕМБЛЕР;
3. Языки высокого уровня: Бейсик, Pascal, Фортран;
Достоинства программирования МП на машинном языке:
- минимальный объем памяти;
- быстродействие выполнения программ, поскольку не требуется времени для их трансляции;
Недостатки:
- большая трудоемкость составления программ;
- большая вероятность ошибок и трудность их обнаружения;
- зависимость от типа применяемого МП.
Ассемблер является символическим аналогом машинного языка. По этой причине программа, написанная на ассемблере, отражает все особенности архитектуры МП: организацию памяти, способы адресации операндов, правила использования регистров и т.д. Из-за необходимости учёта подобных особенностей ассемблер уникален для каждого типа МП.
Язык АССЕМБЛЕР наиболее широко распространен для программирования МП. В языке АССЕМБЛЕР каждая машинная команда МП обозначается мнемоническим символом, представляющим собой сочетание трех или четырех букв, являющихся первыми буквами полной записи наименования этих команд на английском языке.
Очевидно, что мнемоническое (символическое) кодирование названия и содержания команд легче запоминается, чем ничего не говорящее сочетание нулей и единиц, представляющее собой двоичное кодирование. Язык АССЕМБЛЕР дает инженеру возможность писать инструкции в мнемонической форме, так что названия инструкций могут ассоциироваться с реально выполняемыми операциями.
Мнемокод - последовательность букв, заменяющая полное слово или фразу, удобную для запоминания. АССЕМБЛЕР - это язык мнемокодов.
Трансляция - замена символов и синтаксиса исходного языка программирования символами и синтаксисом другого языка с сохранением содержания переводимых выражений.
Ассемблер – служебная программа, преобразующая исходную программу, написанную на языке мнемокодов и символических адресов в программу в двоичных кодах. При этом создается объектная программа - программа на машинном языке, получаемая в результате трансляции исходной программы.
Объектный код - команды программы, представленные на машинном языке. Одной команде языка АССЕМБЛЕР соответствует одна машинная команда. Трансляция с языка АССЕМБЛЕР в машинный код называется ассемблированием.
Чтобы упростить и ускорить программирование микро – ЭВМ (МП), используют языки высокого уровня. Перевод текста программ с языков высокого уровня на язык машинных команд осуществляется транслятором.
В этом случае транслятор может работать в одном из двух режимов: либо в режиме интерпретатора, либо в режиме компилятора.
Транслятор – это программа перевода исходной программы на языке высокого уровня в объектную программу на машинном языке. Различают трансляторы интерпретирующего типа и компилирующего типа.
Интерпретатор работает в процессе выполнения программы. Каждая строка программы на языке высокого уровня преобразуется в машинные команды непосредственно перед её выполнением.
Информация в лекции "9 - Геологическая деятельность подземных вод" поможет Вам.
Компилятор осуществляет перевод программы с языка высокого уровня в машинные команды и эта программа в двоичных кодах помещается в память, а затем происходит ее реализация.
Компилятор во многом похож на ассемблер. Но если ассемблер преобразует в машинный код команды на языке АССЕМБЛЕРА, то компилятор производит те же действия над командами на языках высокого уровня.
Конфигурация системы транслирующих программ показана на рисунке.
Программа, подаваемая на вход транслятора, называется исходной программой. Выходом является двоичная форма программы, называемая объектной программой. Каждая из этих форм программы является языком, поскольку имеется некоторый набор синтаксических правил и заранее заданный набор символов.
Компилятору не всегда отдается предпочтение. Следует учитывать, что у микро – ЭВМ весьма ограниченный объем памяти. Программы с компилятором выполняются быстрее, чем в случае применения интерпретатора. Однако программа-компилятор значительно больше, чем программа - интерпретатор и требует для своего разрешения больший объем памяти. Только большие ЭВМ всегда позволяют использовать компиляторы. Компилятор в микро – ЭВМ используется редко, так как компилятор для одного и того же языка значительно сложнее интерпретатора и хранение программ компилятора в памяти микро – ЭВМ увеличивает объем памяти и удорожает стоимость систем.
