Ресурсы по обучению программированию в машинном коде? [закрыто]

Я студент, начинающий программировать и любящий его, от Java до C ++ и вплоть до C. Я перешел назад к голым местам и подумал, что нужно пойти дальше к Assembly.

Но, к моему удивлению, многие люди говорили, что это не так быстро, как С, и в этом нет смысла. Они предложили научиться программировать ядро ​​или писать компилятор Си. Я мечтаю научиться программировать в двоичном формате (машинный код) или, может быть, программировать на «голое железо» (физически программировать микроконтроллер), писать BIOS или загрузчики или что-то в этом роде.

Единственная возможная вещь, которую я услышал после стольких исследований, - это то, что шестнадцатеричный редактор - самая близкая вещь к машинному языку, которую я мог найти в эту эпоху и эпоху. Есть ли другие вещи, о которых я не знаю? Есть ли ресурсы, чтобы научиться программировать на машинном коде? Предпочтительно на 8-битном микроконтроллере / микропроцессоре.

Этот вопрос похож на мой, но я заинтересован в практическом изучении, а затем в понимании теории.

Люди не программируют в машинном коде (если они не мазохистские). Они используют (или разрабатывают) инструменты для генерации машинного кода (компилятор или ассемблер, включая инструменты кросс-разработки) или, возможно, библиотеки, генерирующие машинный код (LLVM, libjit, GNU lightning, ....) Поэтому ресурсы о генерации машинного кода, компиляции, оптимизаторах и микроархитектурах также актуальны.

И очень часто хороший оптимизирующий компилятор генерирует лучший машинный код, чем вы могли бы сделать. Вероятно, вы не сможете написать 200-строчный ассемблерный код лучше, чем хороший оптимизатор.

Если вы хотите понять машинный код, сначала изучите сборку. Это очень близко к машинному коду. Используйте его с умом, только для вещей, которые вы не можете кодировать на C (или на каком-либо языке более высокого уровня, таком как Ocaml, Haskell, Common Lisp, Scala). Хорошим способом часто является использование asmинструкций (в частности, расширенной функции сборки GCC ) внутри функции C. Чтение ассемблерного кода (сгенерированного gcc -S -O2 -fverbose-asm) также может быть полезным.

Linux Ассамблея HowTo это хорошая вещь , чтобы читать.

Современная архитектура набора команд процессора (т. Е. Набора инструкций, понимаемых микросхемой) довольно сложна. Наиболее распространенными являются x86 (типичный ПК в 32-битном режиме), X86-64 (настольный ПК в 64-битном режиме), ARM (смартфоны, ...), PowerPC и т. Д. Все они довольно сложные (из-за исторических и экономических причины). Возможно, сначала изучить гипотетический набор инструкций, например , MMIX Кнута, проще.

Как было заявлено ранее, Learn Assembly .

Ассемблер является языком программирования низкого уровня для компьютеров, микропроцессоров, микроконтроллеров и других программируемых устройств. Он реализует символическое представление машинных кодов и других констант, необходимых для программирования данной архитектуры ЦП.

Так что ассамблея symbolic representation of machine code.

Теперь вы можете спросить: «Хорошо, как я могу узнать все это?» Я так рад, что вы спросили:

1. Понять, что это такое. Это очень низкий уровень и даст вам очень глубокое понимание компьютера. Возможно, вы захотите начать с Википедии, а затем прочитать этот короткий отрывок .
2. Узнать его! Лучше всего читать, наверное, «Искусство ассемблера» и « Ассемблер»: программирование под Linux
3. Получить код!

Я настоятельно рекомендую вам пересмотреть свою цель и вот почему:

Сначала я выучил язык ассемблера 6502 на микрокомпьютере BBC (модель B, 32K). У него была потрясающая реализация BASIC, которая включала ассемблер макросов. У нас они были в школе, поэтому я написал все виды вредных программ, которые делали бы такие вещи, как прямая манипуляция с буфером экрана, чтобы заставить Лемминга пройтись по каждому экрану по комнате (они были подключены к сети), если машины не использовались в течение 10 минут , Это привело к приступам хихиканья среди моих друзей по Году 7.

Когда я приобрел Commodore 64 дома, я узнал, что он имеет процессор 6510, который также поддерживает язык ассемблера 6502, но с некоторыми интересными дополнениями. Пришлось купить ассемблер (пришел на картридж ) и вызывать программы через бейсик. С грандиозным видением написания бестселлера, мне в итоге удалось создать несколько демонстраций, в которых аппаратные регистры отображения видео с разбивкой по битам записывают прерывания для создания интересных цветовых эффектов, которые анимируются в стиле фанк-музыки. Впечатляет, но не так полезно.

Затем я получил Acorn Archimedes A310 с процессором ARM2, поэтому я использовал ту же замечательную реализацию BASIC со встроенным макроассемблером, что и BBC Micro (то же наследие). Мне удалось собрать пару игр, для которых подруги предоставили графику, плюс несколько трип-демо на основе синусоид. Обе эти программы были тяжелой работой для программирования, и плохой код мог вывести компьютер из строя (случайно отключить регистр сброса оборудования и т. Д.), Потеряв все, если я не сохранил (на дискету!).

В университете я познакомился с C ++ и, следовательно, с C. Я смог использовать его для программирования Sun / Solaris и некоторых других крупных мэйнфреймов. Я понятия не имею, на каких архитектурах ЦП работают эти машины - мне никогда не нужно было использовать ассемблер или читать машинный код, поскольку инструменты C ++ дали мне силу, необходимую для создания профессиональных приложений.

После Uni я работал над Windows и несколькими разновидностями Unix. C и C ++ работали на всех этих машинах, и в конечном итоге Java тоже.

Затем я работал над Windows и Dreamcast, используя C ++ и DirectX с обширной цепочкой инструментов для отладки.

Затем я начал работать с чипсетами на базе ARM для Smart TV (в 2000 году). Хотя мой опыт работы с ARM2, возможно, был уместен здесь, работа была основана на C. Я обнаружил, что все работы с аппаратными средствами, которые я делал на Архимеде, также могут быть выполнены в C с использованием простых операций переворота битов. Часть моей роли заключалась в том, чтобы перенести кодовую базу на Windows, Playstation 2, Linux, другие телевизионные и мобильные чипсеты. Все эти платформы были доступны как с компилятором C (часто GCC), так и с некоторым уровнем API для записи на базовый компьютер - встроенный мир редко является ядром O / S. Мне никогда не нужно было знать полный машинный код для какой-либо конкретной платформы, кроме написания загрузчика и мини-BIOS, которые оба переходили на C-код при первой доступной возможности (после настройки векторов перехвата,

Следующей работой была работа с C ++, C # и JavaScript на Windows. Нет машинного кода.

Текущая работа - работа с C ++, JavaScript, Python, LUA, HTML и другими языками на различных платформах. Я понятия не имею, какой машинный код работают на этих платформах, и мне не нужно знать - компилятор переводит наш код во что бы то ни было. В случае сбоя я улавливаю ошибку в отладчике или с помощью диагностики во время выполнения (исключения, сигналы и т. Д.).

Ради интереса я занимаюсь разработкой приложений для iOS, когда у меня дома мало свободного времени. Он использует Objective-C и API, который работает на нескольких чипсетах. Очевидно, они основаны на ARM, но я никогда не видел никакого машинного кода в моей разработке.

Хотя это увлекательное занятие по изучению ассемблера, сейчас есть гораздо более высокоуровневые инструменты и языки, которые позволяют вам работать на порядок (или два) более продуктивно.

Количество рабочих мест, доступных для замечательного программиста на языке ассемблера / машинного кода, ничтожно мало по сравнению с чем-то вроде JavaScript, Java, C #, C ++ или ObjC.

Я бы посоветовал вам сделать это хобби / побочным интересом, а не главной целью.

Мое предложение? Изучите MIPS и научитесь создавать (простой) процессор MIPS. На самом деле это проще, чем кажется.

Преимущество MIPS над некоторыми другими архитектурами заключается в простоте. Вы не будете погружены в тонну мелких деталей, но вы все равно узнаете все важные идеи, необходимые для написания кода в других архитектурах.

По совпадению, это был последний проект для моего (третьего) вступительного класса CS. При желании вы можете прочитать задание и просмотреть лекции в виде видео или слайдов .

Среди прочего, мы сделали крышку , как MIPS код преобразуемый двоичном; нам даже пришлось декодировать некоторый (очень простой) машинный код на экзаменах.

Даже если вы не хотите освещать все вопросы, большинство лекций прочитал один из любимых лекторов студентов, и их интересно посмотреть самим.

Я студент, начинающий программировать и любящий его, от Java до C ++ и вплоть до C. Я перешел назад к голым местам и подумал, что нужно пойти дальше к Assembly.

Отличный путь. Мой прыжок (падение?) С C на Assembly и ниже - это университетский курс Computer Organization and Design , основанный на одноименной книге .

Настоятельно рекомендуем эту книгу для первых глав по базовой сборке MIPS, вплоть до конвейерной архитектуры и архитектуры памяти. Еще лучше было бы пройти курс на ту же тему или найти несколько лекций в Интернете.

Также см. MARS MIPS Simulator, чтобы испачкать руки при написании сборки.

Если вы хотите понять, как машина работает полностью, почему бы вам не перейти на самый низкий уровень из возможных и проложить свой путь туда, где вы находитесь (например, C, C ++)?

Под этим я подразумеваю: почему бы вам не построить свой собственный 4-битный сумматор с транзисторами на схеме (просто Google, если вы ищете инструкции / учебное пособие)?

После этого соберите небольшой компьютер с небольшим количеством оперативной памяти, а затем начните изучать сборку и напишите на ней программу или две.

У меня есть набор инструкций, созданный для этого, симулятор и несколько уроков по основам, одна инструкция или концепция на урок. Просто введите программу, запустите ее, затем изучите, что она делает, и переходите к следующему уроку.

http://www.github.com/dwelch67/lsasim

У меня также есть тренажеры для нескольких основных наборов инструкций. Любое или все из них хорошо использовать для изучения asm (если вы действительно чувствуете, что должны изучать x86, изучите его в последний раз и используйте симулятор, подобный тому, который я раздвоил, сначала 8088/86, а затем двигайтесь вперед). Обучение на симуляторе имеет свои плюсы и минусы, один из главных плюсов, особенно при запуске, заключается в том, что вы ничего не разбиваете и у вас хорошая видимость Сначала, прыгнув в голову во встроенную платформу, микроконтроллер и т. Д., Чтобы освоить новый набор инструкций, вы должны преодолеть препятствия неспособности увидеть, что происходит, что приводит к длинному списку способов сбоев ...

Код Чарльза Петцольда - очень хорошее введение в предмет и описывает процесс создания компьютера, включая, как создавать сумматоры, счетчики и массивы RAM, а также знакомит с машинным кодом и языком ассемблера и их отношением к языкам более высокого уровня. Это также отличная статья об истории вычислений.

И я только что прочитал этот вопрос на electronics.stackexchange, который тоже может быть полезен

Для изучения машинного языка и программирования
можно использовать программное обеспечение MASM.

Для MASM можно использовать следующую ссылку.

http://en.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Macro_Assembler
http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=12654