🖥 Почему Ассемблер — это круто, но сложно

Есть высокоуровневые языки — это те, где вы говорите if — else, print, echo, function и так далее. «Высокий уровень» означает, что вы говорите с компьютером более-менее человеческим языком. Другой человек может не понять, что именно у вас написано в коде, но он хотя бы сможет прочитать слова.

Но сам компьютер не понимает человеческий язык. Компьютер — это регистры памяти, простые логические операции, единицы и нули. Поэтому прежде чем ваша программа будет исполнена процессором, ей нужен переводчик — программа, которая превратит высокоуровневый язык программирования в низкоуровневый машинный код.

Ассемблер — это собирательное название языков низкого уровня: код всё ещё пишет человек, но он уже гораздо ближе к принципам работы компьютера, чем к принципам мышления человека.

Вариантов Ассемблера довольно много. Но так как все они работают по одинаковому принципу и используют (в основном) одинаковый синтаксис, мы будем все подобные языки называть общим словом «Ассемблер».

Чтобы понять, как работает Ассемблер и почему он работает именно так, нам нужно немного разобраться с внутренним устройством процессора.

Кроме того, что процессор умеет выполнять математические операции, ему нужно где-то хранить промежуточные данные и служебную информацию. Для этого в самом процессоре есть специальные ячейки памяти — их называют регистрами.

Регистры бывают разного вида и назначения: одни служат, чтобы хранить информацию; другие сообщают о состоянии процессора; третьи используются как навигаторы, чтобы процессор знал, куда идти дальше, и так далее.

Какими бывают регистры?

▪️Общего назначения. Это 8 регистров, каждый из которых может хранить всего 4 байта информации. Такой регистр можно разделить на 2 или 4 части и работать с ними как с отдельными ячейками.
▪️Указатель команд. В этом регистре хранится только адрес следующей команды, которую должен выполнить процессор. Вручную его изменить нельзя, но можно на него повлиять различными командами переходов и процедур.
▪️Регистр флагов. Флаг — какое-то свойство процессора. Например, если установлен флаг переполнения, значит процессор получил в итоге такое число, которое не помещается в нужную ячейку памяти. Он туда кладёт то, что помещается, и ставит в этот флаг цифру 1. Она — сигнал программисту, что что-то пошло не так. Флагов в процессоре много, какие-то можно менять вручную, и они будут влиять на вычисления, а какие-то можно просто смотреть и делать выводы. Флаги — как сигнальные лампы на панели приборов в самолёте. Они что-то означают, но только самолёт и пилот знают, что именно.
▪️Сегментные регистры. Нужны были для того, чтобы работать с оперативной памятью и получать доступ к любой ячейке. Сейчас такие регистры имеют по 32 бита, и этого достаточно, чтобы получить 4 гигабайта оперативки. Для программы на Ассемблере этого обычно хватает.

Так вот: всё, с чем работает Ассемблер, — это команды процессора, переменные и регистры.

Здесь нет привычных типов данных — у нас есть только байты памяти, в которых можно хранить что угодно. Даже если вы поместите в ячейку какой-то символ, а потом захотите работать с ним как с числом — у вас получится. А вместо привычных циклов можно просто прыгнуть в нужное место кода.
Подробнее в нашей статье в vk группе Physics.Math.Code

📕 Практический анализ двоичных файлов [2021] Эндриесс Дэннис

📙 Тайная жизнь программ. Как создать код, который понравится вашему компьютеру [2023] Джонатан Стейнхарт

📚 Подборка статей по Assembler от Ravesli

📙 LLVM: инфраструктура для разработки компиляторов [2015] Бруно Кардос Лопес, Рафаэль Аулер

📚 Подбор книг по электронике и микроконтроллерам: ОТ ЛАМЕРОВ ДО АЦЦКИХ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ 👨🏻‍💻📡

📕 Modern Assembly Language Programming with the ARM Processor [2016] Larry D. Pyeatt

📕 Изучаем Ассемблер [2005] Крупник

📘 Assembly Programming and Computer Architecture for Software Engineers [2017] Brian R. Hall, Kevin J. Slonka

#программирование #низкоуровневое_программирование #Linux #assembler #cpp #C

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

📘 The Elements of Computing Systems: Building a Modern Computer from First Principles [2005 + 2021] Noam Nisan and Shimon Schocken

💾 Скачать книги

📱 May 2024 CACM: Nand to Tetris: Building a Modern Computer System from First Principles

📱 Shimon Schocken

📱 Nand2Tetris - Building a modern computer

Источник: From Nand to Tetris

На coursera:
▪️ Построение современного компьютера на основе первых принципов: От Nand до Tetris (проектно-ориентированный курс)
▪️ Построение современного компьютера на основе первых принципов: От Nand до Tetris Part II (курс, ориентированный на проект)

Описание: На этом курсе, ориентированном на проекты*, Вы построите современную компьютерную систему с нуля. Мы разделим это увлекательное путешествие на шесть практических проектов, которые проведут Вас от конструирования элементарных логических вентилей до создания полностью функционирующего компьютера общего назначения. В процессе обучения Вы узнаете - самым прямым и конструктивным образом - как работают компьютеры и как они создаются. Что Вам потребуется: Это самостоятельный курс: все знания, необходимые для успешного прохождения курса и создания компьютерной системы, будут даны в процессе обучения. Поэтому мы не предполагаем никаких предыдущих знаний в области информатики или инженерии, и все учащиеся приветствуются на борту. Вам не понадобится никаких физических материалов, поскольку Вы будете собирать компьютер на своем собственном ПК, используя программный аппаратный симулятор, точно так же, как настоящие компьютеры проектируются компьютерными инженерами в полевых условиях. Аппаратный симулятор, а также другие программные инструменты будут предоставлены Вам бесплатно после регистрации на курс. Формат курса: Курс состоит из шести модулей, каждый из которых включает серию видеолекций и проект. Вам потребуется около 2-3 часов для просмотра лекций каждого модуля и около 5-10 часов для выполнения каждого из шести проектов. Курс можно пройти за шесть недель, но Вы можете делать это в своем собственном темпе. Вы можете посмотреть выступление на TED об этом курсе, набрав в Гугле "nand2tetris TED talk". *О проектно-ориентированных курсах: Курсы, ориентированные на проект, предназначены для того, чтобы помочь Вам завершить личностно значимый проект в реальном мире, а Ваш преподаватель и сообщество учеников с аналогичными целями будут давать Вам советы и рекомендации на этом пути. Активно применяя новые концепции в процессе обучения, Вы овладеете содержанием курса более эффективно; кроме того, у Вас появится возможность использовать полученные навыки для внесения позитивных изменений в свою жизнь и карьеру. По окончании курса у Вас будет готовый проект, которым Вы сможете с гордостью пользоваться и делиться. #программирование #низкоуровневое_программирование #Linux #assembler #cpp #C

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚛️ 6 красивых физических опытов и их объяснение от Physics.Math.Code💤

▪️ Сложение колебаний динамика и прямолинейного потока вода, в результате которого получается бегущая волна около синусоидальной формы. Однако волна в некоторые моменты времени как будто замирает в воздухе. Связано это со стробоскопическим эффектом: частота камеры иногда точно совпадает с частотой колебаний динамика, в результате подвижная струя кажется неподвижной. Стробоскопический эффект при съёмке заключается в иллюзии неподвижности быстро движущихся тел.

▪️Неодимовый магнит может использоваться для сбора железной стружки благодаря высокой силе притяжения, которая характерна для этого типа магнитов. Стружка, особенно железосодержащая, притягивается к магниту, что позволяет улавливать её в разных областях. Магнит притягивает ферромагнитные частицы (железо, сталь). Цветные металлы и неметаллические загрязнения остаются незамеченными. Для очистки моторного масла от мелкой металлической стружки, которая образуется из-за трения деталей двигателя. Магнит размещают снаружи корпуса масляного фильтра, в области прохождения масла. Стружка притягивается и удерживается, предотвращая её дальнейшее циркулирование по системе.

▪️Уменьшение объема тела тесно связано с уменьшением его момента инерции J = (2/5) × m × r² (для сферы). Закон сохранения момента импульса гласит, что если момент внешних сил, действующих на механическую систему относительно центра оси, равен нулю, то момент импульса системы относительно этого центра с течением времени не изменяется. Если момент импульса L = J ×ω сохраняется, то при уменьшении момента инерции J (сжатие проволочного каркаса), частота вращения будет увеличиваться.

▪️ Рёбра жёсткости (складки) способны сделать бумагу твёрдой — они придают листу прочность, который не выдерживает в форме ровного прямого листа. Это происходит, если лист сложить так, чтобы получились рёбра жёсткости. Например: Сложить лист «гармошкой» — создаёт большое количество рёбер жёсткости. Рёбра жёсткости направляют деформацию «по сложному» пути. Например, если лист согнули под углом 90 градусов, напряжения, которые возникают в материале, распространяются не в продольной плоскости, а в поперечной. В этой плоскости согнуть лист сложнее, так как нужно разорвать межмолекулярные связи.

▪️Гироскопический эффект и прецессия — понятия, связанные с поведением вращающихся объектов, в частности гироскопов. Эти термины объясняют, как ось вращения гироскопа сохраняет направление в пространстве, а при внешнем воздействии ось не меняет направление сразу, а начинает плавно описывать движение. Гироскопический эффект — это способность быстро вращающегося тела удерживать своё положение в пространстве в плоскости своего вращения. Прецессия — это движение оси вращения гироскопа вокруг другой оси. Сила тяжести действует на гироскоп, создавая момент силы, который пытается заставить его опрокинуться. Однако гироскоп прецессирует, и ось его вращения остаётся направленной вверх. Если ось быстро вращающегося гироскопа слегка отклонить от вертикали, то она начнёт прецессировать вокруг вертикального положения, то есть совершать вращательное движение по поверхности конуса.

▪️Когда один шар сталкивается с цепочкой из нескольких одинаковых шаров, налетающий шар обменивается скоростью со вторым шаром, второй — с третьим и так далее. В результате все шары, кроме последнего, будут находиться в покое, а последний шар отскочит ровно с той же самой скоростью, с которой двигался налетающий шар. Это происходит благодаря закону сохранения импульса, согласно которому суммарный импульс системы тел до взаимодействия равен суммарному импульсу этой системы тел после взаимодействия.
#физика #physics #science #видеоуроки #наука #опыты #эксперименты #механика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⭕️ Самодельный лазерный уровень 🔴

В последнее время все чаще стала появляться техника, работающая с применением лазерной технологии, например, принтеры, медицинское оборудование, лабораторные приборы и т.д. А знаете ли Вы, что физическая основа лазерного излучения была предсказана еще Альбертом Эйнштейном в 1916 году? Но до изобретения первого лазера было еще далеко. После многочисленных исследований ученых-физиков только в 1960 году Теодор Мейман представил миру первый лазер, излучающий волну за счет искусственного рубина. Изначально луч проецировался в инфракрасном диапазоне, а чуть позже была применена технология окрашивания, и излучение приобрело красный цвет. Это открытие считается одним из самых значимых, совершенных в XX веке. Лазерные технологии стали применяться в космической, военной, промышленной сфере, а в повседневную жизнь человека они вошли только в XXI веке, но сразу охватили практически все сферы деятельности, в том числе, строительство и ремонт.

Около 20 лет назад лазерное излучение стало применяться в измерительных приборах – нивелирах. Это в значительной степени облегчило проведение строительных, отделочных и монтажных работ. Ведь для нанесения разметки не нужно делать сложные замеры, достаточно спроецировать на объект лазерный луч и получить идеально ровную линию. #лазер #техника #science #физика #physics #производство

🔥 Наплавка гребного винта лазерной сваркой

💥 Первый лазер

💥 Лазерная очистка поверхности старой монеты

💥 Лазерная резка

🔦 Лазерная сварка с разной формой луча

💥 Лазерное скальпирование микросхемы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🔥 В древние времена среди металлов наибольшим спросом пользовалась медь. Её добывали из россыпей и плавили из руды. Зародилась медная металлургия в Анатолии, а потом постепенно стала распространяться по Евразии. Самым древним сплавом является мышьяковистая медь, которую получали из золотистого мышьяковистого минерала аурипигмента и смеси медной руды еще в IV тыс. до н.э. Во II тыс. до н.э. на смену мышьяковистой меди пришла оловянная бронза, которая на Кикладских островах (Греция) была известна уже в III тыс. до н.э. В гончарных мастерских происходила плавка металлов, в процессе которой удавалось обнаружить сплавы с разными температурами плавления и легкоплавкие из них использовались в качестве припоя.

Результаты археологических раскопок позволяют утверждать, что пайка как средство соединения металлов известна человеку не мене пяти тысячелетий. В 1927-1928 гг. археолог Леонард Вуллей при раскопках города Ура на Евфрате обнаружил гробницу царицы Шуб-ат с золотыми сосудами, ручки которых были припаяны серебряно-золотым сплавом. Всё это относится к 3500 году до н.э. #факты #пайка #металлы #железо #химия #научные_фильмы #gif

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib