Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương: Giới thiệu hợp ngữ
Môn học: Kiến trúc máy tính
• Là loại ngôn ngữ nhân tạo (Ví dụ: C/C++) được cấu thành bởi 2
yếu tố chính:
– Từ vựng: là các keyword (struct, enum, if, int…)
– Ngữ pháp: syntax (if(…){} else{}, do{} while()…)
• Ngôn ngữ lập trình giúp cho người sử dụng nó (gọi là lập trình
viên) có thể diễn đạt và mô tả các hướng dẫn cho máy tính hoạt
động theo ý muốn của mình
• Độ phức tạp (trừu tượng) của các hướng dẫn này quyết định thứ
bậc của ngôn ngữ
– Độ phức tạp càng cao thì bậc càng thấp
– Ví dụ: C Sharp (C#) là ngôn ngữ bậc cao hơn C
2
• Ngôn ngữ nào mà con người dễ hiểu nhất lại là ngôn ngữ
máy tính “khó hiểu” nhất
– Ngôn ngữ bậc càng cao thì con người càng dễ hiểu nhưng máy
tính lại càng “khó hiểu”
• Nhưng máy tính lại là nơi chúng ta cần nó hiểu đúng và
nhanh nhất để có thể thực thi những gì chúng ta muốn
Ngôn ngữ máy (Machine language)
If (n>0)
???
If (n>0)
{
n=-1;
}
OK
{
n=-1;
}
• Ngôn ngữ máy cho phép người lập trình đưa ra các hướng
dẫn đơn giản mà bộ vi xử lý (CPU) có thể thực hiện được
ngay
• Các hướng dẫn này được gọi là chỉ thị / lệnh (instruction)
hoặc mã máy (machine code)
• Mỗi bộ vi xử lý (CPU) có 1 ngôn ngữ riêng, gọi là bộ lệnh
(instruction set)
• Trong cùng 1 dòng vi xử lý (processor family) bộ lệnh gần
giống nhau
Instruction set
4
• Không phải ai cũng muốn / có thể lập trình ngôn ngữ
máy vì quá khó hiểu so với ngôn ngữ bình thường của
con người
Nhu cầu cần có bộ phận phiên dịch (interpreter)
High-level
Machine
language
Laguage
Interpreter
(C/C++)
OK
OK
5
• Trong 1 số trường hợp, việc viết bằng ngôn ngữ
cấp “quá cao” trở nên chạy khá chậm vì phải
phiên dịch nhiều lần để trở thành ngôn ngữ máy
Hợp ngữ (Assembly language)
Interpreter
Highest-level
language
Lower-level
language
Lower-level
language
Machine
Laguage
6
• Các mã máy chỉ là các con số (0 / 1)
• Trong ngôn ngữ máy không có khái niệm biến thay vào đó là địa
chỉ ô nhớ, thanh ghi (lưu trữ mã lệnh, dữ liệu)
• Để dễ dàng lập trình hơn dùng ký hiệu mã giả thay cho các số
biểu diễn địa chỉ ô nhớ, các tên (label, tên biến, tên chương trình)
• Hợp ngữ rất gần với ngôn ngữ máy nhưng lại đủ để con người hiểu
và sử dụng tốt hơn ngôn ngữ máy
– Ví dụ: Ghi giá trị 5 vào thanh ghi $4
Ngôn ngữ máy: 00110100 0000100 00000000 00000101
Hợp ngữ
: ori $4, $0, 5
7
• Vì mỗi bộ vi xử lý có 1 cấu trúc thanh ghi và
tập lệnh (ngôn ngữ) riêng nên khi lập trình
hợp ngữ phải nói rõ là lập trình cho bộ vi xử
lý nào, hay dòng (family) vi xử lý nào
– Ví dụ:
• Hợp ngữ cho MIPS
• Hợp ngữ cho dòng vi xử lý Intel 80x86
8
.data
str:
# data segment
# text segment
.asciiz ”hello MIPS”
.text
.globl main
main:
addi $v0, $0, 4 # 4 = print str syscall
la $a0, str # load address of string
syscall # execute the system call
9
global _WinMain@16
extern _MessageBoxA@16
[section .data]
title db "Message",0
message db "Hello asm!",0
[section .code]
_WinMain@16:
push 0
push title
push message
push 0
call _MessageBoxA@16
ret 16
10
• Ta có thể hình dung như sau:
What is it?
What is it?
High-level
language
Assembly
language
Machine
Laguage
Assembler
Compiler
temp = v[k];
v[k] = v[k+1];
v[k+1] = temp;
lw $t0, 0($2)
lw $t1, 4($2)
sw $t1, 0($2)
sw $t0, 4($2)
0000 1001 1100 0110
1111 0101
…..
11
• Trình biên dịch ngôn ngữ cấp cao hợp ngữ
• Compiler phụ thuộc vào:
– Ngôn ngữ cấp cao được biên dịch
– Kiến trúc hệ thống phần cứng bên dưới mà nó đang
chạy
– Ví dụ:
• Compiler cho C <> Compiler cho Java
• Compiler cho “C on Windows” <> “C on Linux”
12
• Trình biên dịch hợp ngữ ngôn ngữ máy
• Một bộ vi xử lý (đi kèm 1 bộ lệnh xác định) có thể có
nhiều Assembler của nhiều nhà cung cấp khác nhau
chạy trên các OS khác nhau
– Ví dụ: Cùng là kiến trúc x86, nhưng có thể dùng A86,
GAS, TASM, MASM, NASM
• Assembly program phụ thuộc vào Assembler mà nó
sử dụng (do các mở rộng, đặc điểm khác nhau giữa
các Assembler)
13
14
• Bản thân Compiler cũng là chương trình, vậy nó được
biên dịch bằng gì?
Assembler
• Sau khi đã biên dịch tập tin mã nguồn ngôn ngữ cấp
cao thành tập tin mã máy (machine language), làm
sao để chạy những tập tin này trên máy tính?
Linker & Loader
15
• Thực tế khi lập trình, ta sẽ dùng nhiều file
(header / source) liên kết và kèm theo các
thư viện có sẵn
Cần chương trình Linker để liên kết các file
sau khi đã biên dịch thành mã máy này
(Object file)
Tập tin thực thi (ví dụ: .exe, .bat, .sh)
16
• Khi double click vào những tập tin thực thi, cần chương
trình tính toán và tải vào memory để CPU xử lý
Loader
17
18
19
• Để biểu diễn ký tự thuận tiện và thống nhất, mã ASCII được
xem là mã chuẩn để hiển thị ký tự lên màn hình máy tính.
Tải về để xem bản đầy đủ
22 trang
09/04/2022
4120
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương: Giới thiệu hợp ngữ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_kien_truc_may_tinh_bai_gioi_thieu_hop_ngu.pdf
