Letysite.ru

IT Новости с интернет пространства
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Программирование на низком уровне

Низкоуровневое программирование

Статьи для всех, кто интересуется разработкой операционных систем и тонкостями байткода.

Подборка книг о компиляторах и обо всем, что с ними связано

Мы собрали подборку лучших книг по принципам работы компиляторов и их написанию, которые научат вас грамотному проектированию и низкоуровневому программированию этих мощнейших инструментов.

«Шелл» на С: пишем командную оболочку для Unix

Многие считают, что сделать программу, которой будут пользоваться миллионы, очень трудно. Однако за любым, даже самым сложным, продуктом всегда стоит простая идея. Одним из них является командная оболочка, или «шелл». В этой статье мы расскажем, как написать упрощенную командную оболочку Unix на C.

Вакансии, где нужны знания по теме «Низкоуровневое программирование»

Компилятор Си в одну инструкцию: обзор инструмента M/o/Vfuscator

M/o/Vfuscator компилирует программы в инструкции mov, и только в них. Инструмент ориентирован на язык Си и архитектуру процессора x86, но адаптивен и легко настраивается под другие языки и архитектуры.

Как создать свою собственную операционную систему с нуля

Книга «Операционная система с 0 до 1» опубликована на GitHub и имеет более 2 000 звездочек и 100 форков. Как понятно из названия, прочитав её, вы сможете создать свою собственную…

События и курсы

Как работать с бинарными данными для создания своего собственного формата файлов

В этой статье мы поговорим о том, как можно считывать и записывать двоичные данные. В руководстве мы будем использовать псевдокод, но вы можете писать на любом удобном языке программирования, который…

Хитрости с битовыми операциями

Нашли и оформили подборку различных хитрых приёмов с битовыми операциями. С основами битовых операций также можно ознакомиться в нашей статье. Если вы знаете какие-то трюки, которые не вошли в этот список…

Руководство по созданию ядра для x86-системы. Часть 2. Система ввода / вывода

Рассказывает Arjun Sreedharan В прошлой статье я писал о том, как создать простейшее x86-ядро, использующее GRUB, работающее в защищённом режиме и выводящее на экран строку. В этот раз мы подключим к ядру драйвер…

Руководство по созданию ядра для x86-системы. Часть 1. Просто ядро

Рассказывает Arjun Sreedharan Давайте напишем простое ядро, которое можно загрузить при помощи бутлоадера GRUB x86-системы. Это ядро будет отображать сообщение на экране и ждать. …

“Гарантия корректности” как методика обхода багов

Вам когда-нибудь приходилось гарантировать корректность выполнения своей программы? На самом деле это большой объем работы, который не всегда возможно выполнить. В самих доказательствах могут быть ошибки, об этом говорится и…

Викторина: проведет ли компилятор GCC эти оптимизации?

Посмотрим, как хорошо вы знаете способности GCC оптимизировать код. Эта викторина содержит 6 вопросов, в каждой по две вставки кода. Первая вставка иллюстрирует код до некой оптимизации, вторая — после нее.

На чём пишут в NASA?

Вопрос: в NASA пишут на Python’е? …

Советы по языку программирования Си: 10 полезных приемов

Си — это один из самых важных и широко распространённых языков программирования. Его можно использовать не только для общих целей, но и для написания низкоуровневых программ, работающих с “железом”. Си…

В Сети появилась серия статей-руководств по созданию собственной ОС на ассемблере и Rust

Предлагаем вашему вниманию серию англоязычных статей, опубликованную в блоге Филиппа Опперманна. В ней подробно разбирается процесс разработки собственной 64-битной ОС на ассемблере и Rust. Серия пополняется, но на основе уже написанных статей можно написать достаточно функциональную операционную…

Важность C при обучении программированию

Рассказывает Афзал Ахмед Зишан Введение Программирование — процесс создания разработчиком софта, который бы запускался на компьютере и решал конечное количество проблем. Люди занимались программированием с тех пор, как были изобретены…

Хитрости с битовыми операциями на примере языка Си

В случае, когда производительность критична, можно использовать различные средства оптимизации вычислений. Одним из таких средств являются битовые операции (если алгоритм уже не подразумевает их использование). Например, координаты в двухмерном пространстве…

Структура исполняемого файла Windows

Иногда полезно знать, что находится в бинарнике вашей программы, и во что превращается исходный код во время компиляции. На этой диаграмме показана структура исполняемого фала Windows, также известного как Portable…

Оператор GOTO в Python

Оператор GOTO не ругал только ленивый. Тем не менее, это инструмент, и польза или вред от него определяется только тем, как его используют.

Сравнение интерпретатора, обычного и JIT компиляторов

Рассказывает автор блога Nick Desaulniers Интерпретаторы и компиляторы — программы, которые используются для трансляции или запуска других программ. Интерпретируемые программы пишутся на языках вроде JavaScript, Ruby, Python, PHP и Perl.

Термин: Программирование низкоуровневое

Низкоуровневым программированием обычно называют программирование процессора или контроллера, который непосредственно связан своими периферийными устройствами со специфической внешней аппаратурой (прибором). При этом сама задача программирования тесно связана с уровнем взаимодействия с аппаратурой, с устройством интерфейсов ввода-вывода, временными диаграммами этих интерфейсов и с физической задачей, которая должна решаться данной аппаратурой. Как следствие, низкоуровневый программист должен не только владеть языками, средами и методами программирования, не только владеть основами ЦОС, но также должен иметь определённый технический (инженерный) кругозор, чтобы уметь (или быть расположенным, чтобы) разобраться в физической задаче, стоящей перед аппаратурой.

Читать еще:  Структурное программирование определение

Языком низкоуровневого программирования традиционно считался язык ассемблера (специфический для каждой архитектуры). В наши дни для низкоуровневых задач широко применяется язык высокого уровня Си, который поддерживается большинством сред разработок современных процессоров (контроллеров).

Важными источниками информации для низкоуровневого программиста являются: User’s Мanual, Programming Manual, Data Sheet на процессор (контроллер), а также Руководство и Низкоуровневое описание на аппаратуру (прибор).

Для низкоуровневого программиста важными вспомогательными возможностями при отладке ПО являются: внутрисхемные отладчики (например, подключаемые через интерфейс JTAG), свободные порты и интерфейсы ввода-вывода процессора (контроллера), индикаторы и органы управления прибора. Навык обращения с осциллографом, безусловно, пригодится такому программисту.

Дискуссионным вопросом (вопросом о терминах) является вопрос: включать ли процесс проектирования на основе CPLD или FPGA (FPGA design) в понятие низкоуровневое программирование? С одной стороны, FPGA design требует языков параллельного программирования для описания параллельных физических процессов (а фактически – описания цифровой электрической схемы), требует большого количества физических привязок проекта FPGA к возможностям FPGA, к её временны́м физическим характеристикам, требует описания средствами языка физических процессов на линиях и интерфейсах при верификации проекта. С другой стороны, языки параллельного программирования активно впитывают, например, наработки на языке Си. Проекты FPGA могут включать в себя процессоры и контроллеры, которые требуют классических инструментов низкоуровневого программирования.

Важно отметить, что в современных системах низкоуровневое программирование разделяется ещё на целый ряд подуровней, как это описано в статье Уровни программных и аппаратных средств.

Низкоуровневый язык программирования

Низкоуровневый язык программирования (язык программирования низкого уровня) — язык программирования, близкий к программированию непосредственно в машинных кодах используемого реального или виртуального (например, Java, Microsoft .NET) процессора. Для обозначения машинных команд обычно применяется мнемоническое обозначение. Это позволяет запоминать команды не в виде последовательности двоичных нулей и единиц, а в виде осмысленных сокращений слов человеческого языка (обычно английских).

Иногда одно мнемоническое обозначение соответствует целой группе машинных команд, выполняющих одинаковое действие над разными ячейками памяти процессора. Кроме машинных команд языки программирования низкого уровня могут предоставлять дополнительные возможности, такие как макроопределения (макросы). При помощи директив есть возможность управлять процессом трансляции машинных кодов, предоставляя возможность заносить константы и литеральные строки, резервировать память под переменные и размещать исполняемый код по определенным адресам. Часто эти языки позволяют работать вместо конкретных ячеек памяти с переменными.

Как правило, использует особенности конкретного семейства процессоров. Общеизвестный пример низкоуровнего языка — язык ассемблера, хотя правильнее говорить о группе языков ассемблера. Более того, для одного и того же процессора существует несколько видов языка ассемблера. Они совпадают в машинных командах, но различаются набором дополнительных функций (директив и макросов).

Также к языкам низкого уровня условно можно причислить CIL, применяемый в платформе Microsoft .NET, Форт, Java байт-код (англ.).

См.также

Ссылки

  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Низкоуровневый язык программирования» в других словарях:

Язык программирования низкого уровня — Низкоуровневый язык программирования (язык программирования низкого уровня) язык программирования, близкий к программированию непосредственно в машинных кодах используемого реального или виртуального (например, Java, Microsoft .NET) процессора.… … Википедия

Язык программирования высокого уровня — Высокоуровневый язык программирования язык программирования, разработанный для быстроты и удобства использования программистом. Основная черта высокоуровневых языков это абстракция, то есть введение смысловых конструкций, кратко описывающих такие … Википедия

Язык программирования сверхвысокого уровня — Сверхвысокоуровневый язык программирования (язык программирования сверхвысокого уровня, VHLL very high level programming language) язык программирования с очень высоким уровнем абстракции. Термин впервые появился в середине 1990 х годов для… … Википедия

Высокоуровневый язык программирования — Высокоуровневый язык программирования язык программирования, разработанный для быстроты и удобства использования программистом. Основная черта высокоуровневых языков это абстракция, то есть введение смысловых конструкций, кратко… … Википедия

Сверхвысокоуровневый язык программирования — (язык программирования сверхвысокого уровня, англ. very high level programming language, VHLL) язык программирования с очень высоким уровнем абстракции. В отличие от языков программирования высокого уровня, где описывается принцип «как … Википедия

Читать еще:  Операторы программирования паскаль

язык — 3.1.6. язык: Система знаков, обеспечивающая коммуникацию и включающая набор знаков (словарь) и правила их употребления и интерпретации (грамматика) Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

язык с ограниченной варьируемостью — 3.12 язык с ограниченной варьируемостью (limited variability language): Текстовый или графический язык программирования, предназначенный для коммерческих и промышленных программируемых электронных логических контроллеров, диапазон возможностей… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ЯВУ — Высокоуровневый язык программирования язык программирования, разработанный для быстроты и удобства использования программистом. Основная черта высокоуровневых языков это абстракция, то есть введение смысловых конструкций, кратко описывающих такие … Википедия

ЯПВУ — Высокоуровневый язык программирования язык программирования, разработанный для быстроты и удобства использования программистом. Основная черта высокоуровневых языков это абстракция, то есть введение смысловых конструкций, кратко описывающих такие … Википедия

Системное программирование — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия

Чем отличаются низко- средне- и высокоуровневые языки программирования

Перевод статьи Клеофаса Мулонго «What Are Low, Middle, And High Level Programming Languages?».

Языки программирования можно разбить на три большие категории. Это высокоуровневые, среднеуровневые и низкоуровневые языки. Эти три вида языков отличаются друг от друга по многим характеристикам.

К высокоуровневым относят языки программирования, которые созданы с расчетом на то, что их должны понимать люди. Они независимы: программистам не нужно знать, на каком оборудовании будет запускаться программа. Примеры таких языков – C++ и Python.

Среднеуровневые языки служат как бы связующим звеном между аппаратной и программной частью компьютера. Они действуют на уровне абстракции.

Низкоуровневые языки, в свою очередь, созданы для удовлетворения нужд конкретной компьютерной архитектуры и учитывают требования «железа».

В этой статье мы рассмотрим некоторые ключевые отличия между вышеуказанными видами языков программирования.

1. Скорость

Что касается скорости, программы, написанные на низкоуровневых языках, являются более быстрыми, чем написанные на средне- или высокоуровневых языках. Причина этого в том, что эти программы не нуждаются в интерпретации или компиляции. Они взаимодействуют непосредственно с регистрами и памятью.

Программы, написанные на высокоуровневых языках, относительно медленные. Главая причина этого в том, что они пишутся на «человеческом» языке. Компьютеру приходится переводить и интерпретировать их, прежде чем выполнить. Все эти процессы занимают время.

Скорость среднеуровневых языков занимает промежуточное положение. Ее не назовешь ни слишком высокой, ни слишком низкой.

2. Требования к памяти

Это еще один параметр, с помощью которого можно разграничить три вида языков программирования. Низкоуровневые языки очень эффективны в этом плане, они потребляют мало памяти. Это их очень отличает от высокоуровневых языков, которые являются очень ёмкими в этом плане. А вот программы на среднеуровневых языках уже не требуют столько памяти.

3. Легкость использования

Низкоуровневые языки дружественны к машинам, но недружественны к программистам. Человеку довольно сложно иметь дело с бинарным кодом и мнемоникой. То, что каждая инструкция создается для конкретной архитектуры компьютера, делает низкоуровневые языки более техническими. Короче говоря, учить их сложно.

Высокоуровневые языки, напротив, дружественны к людям. Они состоят из фраз на английском языке, которые легко понять и запомнить. Это поясняет, почему именно языки высокого уровня являются наиболее популярными.

4. Портируемость

В данном случае портируемость означает возможность использовать язык на разных компьютерах. Низкоуровневые языки являются менее портируемыми, поскольку их инструкции «машинозависимы». То есть, каждая инструкция написана для конкретной машины. Код, написанный для конкретной машины, не запустится на на компьютере с другой архитектурой.

Высокоуровневые языки не зависят от аппаратной части. Один и тот же код может без проблем использоваться на разных машинах (и даже на машинах с разной архитектурой). Это означает, что высокоуровневые языки являются хорошо портируемыми. Вы можете перенести программу, написанную на таком языке, из одной среды в другую – и она все равно будет работать.

5. Абстракция

В этом контексте абстракция это отношения между языком и аппаратной частью компьютера. В случае с низкоуровневыми языками абстракция минимальная или вообще нулевая. Эти языки легко взаимодействуют с памятью компьютера и регистрами.

Расхождение между среднеуровневыми языками и аппаратной частью довольно существенное. Оно больше, чем у низкоуровневых языков, но меньше, чем у высокоуровневых.

Логично предположить, что высокоуровневые языки имеют максимальный уровень абстракции. Это потому, что они работают на самом верхнем уровне компьютера, где взаимодействие с аппаратной частью минимальное.

Как видите, низко-, средне- и высокоуровневые языки заметно отличаются. Каждый вид языков служит для определенных целей, а потому, конечно же, ни один не является лучше другого.

Читать еще:  Программирование рекурсивных алгоритмов

Низкоуровневые языки программирования

Понятие о низкоуровневых языках программирования

Программирование всегда является компромиссом между пониманием принципов работы компьютера и формулированием задачи, которую предполагается выполнить с помощью вычислительной техники. Если уделять основное внимание выполняемой задаче, то можно, отвлекшись от знания компьютерной архитектуры, заложить в вычислительное устройство алгоритм, который оно не в состоянии будет выполнить. И, напротив, если принципы управления компьютером всецело учитываются, но слишком сложны, то формулирование задач для него становится чрезмерно трудоемким.

Управление процессором компьютера производится с помощью бинарных последовательностей, представляющих собой с точки зрения человеческого мышления числа, которыми пронумерованы команды процессора и ячейки памяти, в которых хранятся обрабатываемые данные. Команды процессора и способы обращения к ним хорошо документированы производителями чипов, но, поскольку команд довольно много, их запоминание и составление из них алгоритмов может оказаться затруднительным для специалистов, не прошедших длительную подготовку. Поэтому уже на ранних этапах развития компьютерной техники возникла необходимость в оптимизации процесса программирования.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Низкоуровневые языки программирования (ЯП) представляют собой формализованные синтаксисы, призванные облегчить запоминание машинных кодов, применяемых для управления компьютерными процессорами.

Характеристики и назначение низкоуровневых языков

Программист, создающий алгоритм для компьютера на языке низкого уровня, обращаются непосредственно к ресурсам компьютера: процессору, памяти, периферийным устройствам. Это обеспечивает высокую скорость работы программ, поскольку, в отличие от высокоуровневых, в низкоуровневых языках отсутствуют скрытые фрагменты кода, добавляемые автоматически компилятором во время преобразования исходного текста в бинарный код.

Высокий уровень абстракции, позволяющий писать программы на высокоуровневых языках, не задумываясь об архитектуре компьютера, достигается за счет дополнительных накладных расходов: скрытых от программиста проверок и «обвязок», помогающих не задумываться, например, о выделении памяти под переменные и возвращении ее в доступное пространство после использования.

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Низкоуровневые языки, напротив, предполагают, что ответственность за все внутрикомпьютерные ресурсы (время загрузки процессора, объемы выделяемой памяти и т.п.) программист берет на себя. По этой причине языки низкого уровня относятся к «небезопасным»: при написании с их помощью более-менее обширных программ, в коде появляется больше ошибок, чем при написании на языках высокого уровня. Низкоуровневое программирование применяется в основном для создания компактного ПО, например, для программирования систем реального времени (когда недопустимы задержки в работе), встраиваемых систем (микроконтроллеров), а также драйверов, управляющих внешними устройствами:

Рисунок 1. Прошивка микроконтроллера программой на ассемблере. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Язык ассемблера

За понятием «ассемблер» кроется не язык программирования с четко формализованным синтаксисом, а скорее принципы создания синтаксисов для управления процессорами разных архитектур. Процессоры, выпускаемые современной промышленностью, обладают различными архитектурами, различными наборами команд, поэтому и языки ассемблера для них различаются. Более того, для одного и того же процессора может быть разработано несколько видов языка ассемблера (например, для работы в различных операционных системах). Однако создаются ассемблеры на основе одних и тех же принципов: громоздкие машинные коды заменяются более удобными для запоминания синтаксическими конструкциями, удобными для запоминания благодаря тому, что они напоминают слова обычного языка. Поскольку большая часть вычислительной техники разрабатывается в США и Европе, слова в ассемблерах обычно используются английские. Например, команда ADD означает сложение регистров процессора и соответствует английскому глаголу to add — складывать.

Программирование на ассемблере сводится к занесению в регистры компьютера данных из памяти (к которой с точки зрения процессора относятся и подключенные к компьютеру устройства), выполнению операций над ними и записи результата в память. За регистрами процессора закреплены буквенные обозначения, номенклатура которых зависит от типа процессора (Intel x86, ARM и др).

Рисунок 2. Регистры процессора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Особый регистр-указатель команд (EIP) отвечает за последовательность выполнения команд. Его изменение недоступно программисту. Управление регистром-указателем производятся командами условных и безусловных переходов, циклов, вызова процедур и возврата из них.

Несмотря на сложный синтаксис, на ассемблере можно писать довольно сложные приложения, в том числе приложения с графическим интерфейсом. Для облегчения работы используются макросы, внешние подключаемые библиотеки, а также возможности операционной системы, предоставляемые разработчикам в задокументированном виде (API).

Рисунок 3. Программа на ассемблере. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Язык программирования Си обычно относят к высокоуровневым, но он располагает возможностями и для низкоуровневого программирования: написанные на нем программы способны непосредственно обращаться к набору процессорных команд, выделять и освобождать память в произвольном порядке и т.п. Программы на Си также могут содержать в себе ассемблерные вставки.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector