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对于大多数用户来说，我们使用电脑的时候都是通过自然语言来输入的，但是对于计算机来说，任何语言都是要换算成汇编语言才能运行，下面我们就通过案例分析来简单一下计算机为什么使用汇编语言。

人类懂得自然语言，如中文、英语和西班牙语。通过一些额外的训练，人类还可以理解计算机编程语言，如C或Java。然而，如前面所述，计算机是一台愚蠢的机器，不够聪明，无法理解人类语言(如英语)或编程语言(如C)中的命令，它只能理解零和一。因此，要给计算机编程，必须给它一个0和1的序列。事实上，一些早期的程序员曾经通过打开或关闭一组开关来编程计算机，打开一个开关对应于1，打开它意味着0。对于今天的大规模数百万行程序来说，不是一个可行的解决方案，需要另寻更好的方法。

因此，我们需要一个自动转换器，它可以将用C或Java等高级语言编写的程序转换为一系列0和1，称为机器代码(machinecode)。机器代码包含一组称为机器指令的指令，每个机器指令都是由零和一组成的序列，并指示处理器执行特定的操作。可以将用高级语言编写的程序转换为机器代码的程序称为编译器。

请注意，编译器是一个可执行程序，通常在应该为其生成机器代码的机器上运行。可能出现的一个自然问题是——谁编写了一个编译器?

鉴于编译器的普遍存在，几乎所有的程序都是用高级语言编写的，编译器用来将它们转换为机器代码，但这一规则也有重要的例外。请注意，编译器的作用有两方面：先，它需要正确地将高级语言的程序翻译成机器指令;其次，它需要生成不占用大量空间且速度快的高效机器代码。因此，多年来编译器中的算法变得越来越复杂，但并不总是能够满足这些要求，例如在某些情况下，编译器可能无法生成足够快的代码，或者无法提供程序员期望的某种功能：

编译器中的算法受到它们对程序执行的分析量的限制。例如，我们不希望编译过程极其缓慢，编译器领域的许多问题在计算上很难解决，因此很耗时。

编译器不知道代码中的广泛模式。例如，某个变量可能只取一组有限的值，在此基础上，可能进一步优化机器代码，编译器很难理解这一点。聪明的程序员有时可以生成比编译器更优化的机器代码，因为他们知道一些广泛的执行模式，可以胜过编译器。

处理器供应商也可能在ISA中添加新指令。在这种情况下，用于旧版本处理器的编译器可能无法利用新指令，需要在程序中手动添加它们。流行的编译器(如gcc，GNU编译器集合)是相当通用的，它们不使用处理器在生成机器代码时提供的所有可能的机器指令。通常，操作系统和设备驱动程序(与打印机和扫描仪等设备接口的程序)需要大量遗漏的指令，因为它们需要对硬件的低级别访问，因此系统程序员有强烈的动机偶尔绕过编译器。

在所有这些情况下，程序员都有必要在程序中手动嵌入一系列机器指令。如上所述，这样做的两个主要原因是效率和额外的功能。因此，从系统软件开发人员的角度来看，有必要了解机器指令，以便他们在工作中更有效率。

我们的目标是让现代程序员远离0和1的复杂细节。理想情况下，我们不希望程序员像50年前那样通过手动打开和关闭开关来编程，由此开发了一种称为汇编语言的低级语言。汇编语言是机器代码的一种人类可读形式，每个汇编语言语句通常对应于一条机器指令。此外，它通过不强迫程序员记住编码指令所需的0/1的确切序列，大大减轻了程序员的负担。

编译器确保能够将组合程序编译为机器代码。汇编语言的好处是多方面的：

可读性。因为汇编代码中的每一行对应于一条机器指令，所以它和机器代码一样具有表达力。

高效性。由于这种一对一的映射，我们不必通过在汇编中编写程序来提高效率。

简化性。它是一种可读的、优雅的文本表示机器代码的形式，大大简化了使用它编写程序的过程，也可以在用C等高级语言编写的软件中清晰地嵌入汇编代码片段，它定义了一个高于实际机器代码的抽象级别。两个处理器可能与同一种汇编语言兼容，但实际上对同一条指令有不同的机器编码。在这种情况下，汇编程序将在这两个处理器上兼容。

再从硬件设计者的视角阐述之。

硬件设计师的职责是设计能够实现ISA中所有指令的处理器。他们的主要目标是设计一个在面积、功率效率和设计复杂性方面佳的高效处理器，从他们的角度来看，ISA是软件和硬件之间的关键纽带。这回答了他们的基本问题——构建什么?因此，对他们来说，理解不同指令集的精确语义是非常重要的，这样他们就可以为它们设计处理器。将指令仅仅看作一个0和1的序列是很麻烦的，通过查看机器指令的文本表示，他们可以获得很多好处，很清晰地知道是一条怎样的汇编指令。

汇编语言专用于指令集和汇编器。本节使用流行的GNU汇编器的汇编语言格式来解释汇编语言文件的语法，请注意，其他系统具有类似的格式，并且概念大致相同。

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