學(xué)習(xí)開發(fā)環(huán)境和編程語(yǔ)言:匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言的比較

今天來學(xué)習(xí)開發(fā)環(huán)境和編程語(yǔ)言。

CPU懂的機(jī)器語(yǔ)言

單片機(jī)的CPU從存儲(chǔ)器讀取程序，但是一次只能讀取一條指令，然后解釋每條指令，并執(zhí)行。存儲(chǔ)器中保存的內(nèi)容，不管是程序還是數(shù)據(jù)，都是二進(jìn)制代碼“0”和“1”組成的字符串。指令二進(jìn)制代碼告訴CPU要做什么，而數(shù)據(jù)二進(jìn)制代碼則是CPU操作或處理指令時(shí)要使用的值。CPU的操作包含加、減運(yùn)算等指令。這些像密碼一樣排列的“0”和“1”字符串就是機(jī)器語(yǔ)言。比如圖1左邊顯示的就是一個(gè)機(jī)器語(yǔ)言指令，意思是“將2放入寄存器A（寄存器是CPU內(nèi)部的儲(chǔ)存區(qū)域）。

CPU總是按存儲(chǔ)器地址的順序讀取指令代碼，除非遇到跳躍指令。例如，如果復(fù)位后的地址是0000，則從0000開始按0001、0002、0003的順序讀取并執(zhí)行指令。也可以說，一個(gè)程序就是按處理要求排列一系列的機(jī)器語(yǔ)言。

CPU只能理解如上所述的機(jī)器語(yǔ)言。因此，為了使CPU運(yùn)行，就必須使用機(jī)器語(yǔ)言的程序。但是，機(jī)器語(yǔ)言不易為人們識(shí)別和讀寫。因此，人們用了更簡(jiǎn)單易懂的字符串來代替機(jī)器語(yǔ)言，這就是匯編語(yǔ)言。例如，在“給寄存器A賦值2”這樣的處理時(shí)，如果用匯編語(yǔ)言來表示，就很簡(jiǎn)單，請(qǐng)看圖1的右邊部分。匯編語(yǔ)言中，用MOV字符串表示賦值，所以“給寄存器A賦值2”的處理就可用“MOV A,#02”表示。

圖1：機(jī)器語(yǔ)言和 匯編語(yǔ)言的比較

雖然匯編語(yǔ)言比機(jī)器語(yǔ)言更加簡(jiǎn)單易懂了，但是人們讀起來還是挺難理解的。而且，匯編語(yǔ)言還存在另一個(gè)問題，就是不同的CPU，機(jī)器語(yǔ)言的描述方式也不同。因此，如果更換了CPU，就必須改寫與機(jī)器語(yǔ)言有著密不可分關(guān)系的匯編語(yǔ)言，工作量比較大。（以上例子中的機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言均為瑞薩的RL78族單片機(jī)中的語(yǔ)言。）

如上所述，每更換一次CPU都必須對(duì)程序進(jìn)行改編，不但造成生產(chǎn)性低下，還加重了編程人員的負(fù)擔(dān)。

人性化的C語(yǔ)言

能夠解決上述問題的編程語(yǔ)言就是C語(yǔ)言。C語(yǔ)言具有不依存于特定的CPU，又具有程序移植性高等的特點(diǎn)。另外，由于編程時(shí)可使用人們熟悉的英文單詞，所以對(duì)編程人員來說C語(yǔ)言是最容易使用的編程語(yǔ)言。下面我們將C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言做一個(gè)簡(jiǎn)單地比較。

圖2：匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言的比較

雖然C語(yǔ)言不依存于CPU而且還是人們最容易使用的編程語(yǔ)言，但對(duì)于CPU來說，C語(yǔ)言卻是一種完全無(wú)法理解的語(yǔ)言。因此，就需要一種可以將C語(yǔ)言翻譯為機(jī)器語(yǔ)言的軟件，這就是被稱為編譯器 (編譯程序) 的軟件。 經(jīng)過編譯器翻譯的程序的文件格式被稱為目標(biāo)文件格式。如果目標(biāo)文件格式最終沒有被配置到存儲(chǔ)器中，CPU就無(wú)法執(zhí)行該程序。

另外，近來由于程序越來越趨于復(fù)雜化，所以幾乎都采取了將一個(gè)程序分割為多個(gè)C語(yǔ)言程序文件的結(jié)構(gòu)。所以，還需要一個(gè)工具將多個(gè)目標(biāo)文件格式匯總成一個(gè)機(jī)器語(yǔ)言并配置到存儲(chǔ)器上，能夠擔(dān)當(dāng)起此重任的就是連接編輯程序（linkage editor，也被稱為“l(fā)inker（鏈接器）”）。