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【アセンブリ言語入門】アセンブリ言語の使い方を徹底解説!種類や特徴・アセンブリ言語の利点と需要は?勉強のおすすめ本も紹介

アセンブリ言語とは、機械語をプログラマーに操作しやすくする過程で策定されたプログラミング言語です。

プログラミングの歴史の根幹にかかわる重要な知識といえます。

アセンブリ言語の特徴やその他の一般言語との関連、実践的な使用方法はなど、成り立ちから性質まで詳しく見てみましょう。

アセンブリ言語の基本

アメリカ人プログラマー

アセンブリ言語とは何でしょうか。まずは開発された背景を知るために、まずは機械語について解説しましょう。

機械語はマシン語とも呼ばれます。コンピュータが自分のために使う言葉と考えてください。

機械語はバイナリ(数値)のみで形成されており、人間が理解してコードを形成するには煩雑な一面があります。

これは低水準言語と呼ばれる言葉。

アセンブリ言語はこのバイナリの一部にニックネームを付けることで、プログラマーの負担を軽減する目的で開発された文字列です。

低水準言語と高水準言語

アセンブリ言語も「低水準言語」に含まれます。

これは、より機械の言葉に近い言語という意味で、コンピュータに理解させるには効率がいいのが特徴です。

対して「高水準言語」とは、機械の言葉を人間に言葉に翻訳しようとする試みで、プログラマに理解しやすい特徴を持っています。

現在使用されているプログラミング言語の多くは高水準言語です。

プログラミング言語の開発目的は、プログラム形成の効率化という側面が大きくなります。

効率を良くするには、高水準な言語を使った方が早いです。

低水準言語を用いる意味とは

では何故低水準言語であるアセンブリ言語が用いられるのでしょうか。

アセンブリ言語を使うということは、コンピュータにとっての「リアリティ」を理解するという意味になります。

プログラミングは機械に対して、機械が理解できる言葉の命令を与えて実行させるという行為です。

低水準言語はより機械の言葉に近いので、機械の思考に近い命令を出すことができます。

そのためアセンブリ言語を使うのは、プログラマーが自分の行っている命令を機械の現実性の上で理解するためといえます。

速度の速いプログラムを作るため

機械のリアリティを理解する、つまりアセンブリ言語の理解を深めておくと、高水準言語のプログラミングスキルも上がります。

アセンブリ言語を覚えることで、より小さく速度の速いプログラムを作る理論が分かるようになります。

プログラミングの勉強をする上で、低水準言語アセンブリ言語を学んでいくのにはこのような意味があるということです。

アセンブルを理解するために

コンピュータの中枢であるCPUは、バイナリで形成された機械語しか理解することができません。

CPU(central processing unit)は電気信号の通路たる半導体の集積回路です。

どの通路にどのように電気流れるかを「on」「off」で命令を理解し、実行します。

つまり、機械語は元をただせば「0」と「1」、「有」と「無」だけで形成されるものです。

この0と1からなる数列がバイナリになります。

0と1だけのシンプルなコードを見て複雑な命令形式を構築することは、熟練したプログラマーにも困難でした。

ニーモックによる機械語の水準操作

0と1からなるバイナリの中から、特定の命令を表す数列に名称を付けて簡略化すること。

そのコードの打ち込みを効率化したものアセンブリ言語です。

このとき、数列を名称化したものをニーモックといいます。

ニーモックによってアセンブリ言語を記述することがアセンブル、その結果はアセンブラという名前です。

オペコードを使って操作を指定

ニーモックにはオペコードの指定を行う機能もあります。

オペコードとは、オペンランドの中から実際に操作する部分を指定するコードです。

オペンランドとは、コンピュータの行う演算情報転送を意味する数値のことをいいます。

ニーモックにはオペコードを表現するための、ラベルやシンボライズという働きをするものです。

これがアセンブラの基本概念になります。

アセンブリ言語の使い方解説

現在使用されている汎用機PCでは、アセンブルを書き込む環境が整っていないことがほとんどでしょう。

アセンブリ言語で命令式を書き出すには、まず自宅のラップトップ等にアセンブラの開発環境を設定しなくてはいけません。

もっとも単純な操作はMS‐DOSの起動です。

DOS入力窓を起動できれば、そのままアセンブリ言語を記述していくことができます。

メモリに直接記述を行う

アセンブルを行うには、操作PCの設定するマニュアルにしたがってメモリにアセンブリを記述することが必要です。

まず、Aコマンドを指定します。Aコマンドはアセンブルを行う位置を指定するGPUのようなものです。

Aコマンドで位置を指定し、コードを書き込んでからQコマンドによって終了を指定します。

Qコマンドを指定しないと、記述した命令が保存されないので注意しましょう。

命令が完成したらGコマンドを使い、書き入れたアセンブルを実行してください。

「A」が構築、「Q」が修了、「G」が実行のイニシャルになっています。

LD命令とST命令

ネットワーキング

アセンブラを行う際、メモリに書き込んだ命令をレジスタに書き写さなくてはなりません。

レジスタとはコンピュータにおける命令の置き場所です。

メモリからレジスタに命令をコピーすることをLD命令、書き込んだ命令をもう一度メモリに戻すことをST命令といいます。

このような作業が頻繁に行われているということです。

LDとSTというニーモックは、アセンブルの中でも重要なのを忘れないようにしましょう。

アセンブリ言語の種類

本で勉強する女子生徒

アセンブリ言語を使用する上で注意しなくてはならないのが、CPUのスペックによって使用されている機械語が異なるということです。

機械語が異なれば、アセンブルを形成するニーモックの種類も異なります。

あので、まず使用CPUの機能を理解した上で、可能なアセンブリ言語の種類を見分けましょう。

X86系

ごく一般的なラップトップに使われているCPUは、「X86系」という種別に分類されています。

X86系はCPUの機能が多様なことから、命令ニーモックの種類もたくさんあるのが特徴です。

機能性が高すぎるので、初心者が学ぶのはなかなか難しいでしょう。

ですが、一般的なCPUの種類であるということは覚えておいてください。

COMETⅡとCASLⅡ

アセンブリ言語の初心者のために開発されたのが、COMETⅡというハードウェアとCASLⅡというアセンブラです。

これらはいずれも架空のものになります。

あえて構造を単純にして、ニーモックの量を落とすことで簡単に理論をマスターできるようになっています。

アセンブリ言語の特徴

ラップトップコンピュータで仕事をするビジネスマン

アセンブリ言語の特徴の一つは、人間の言葉と機械の言葉に中間にあるということ。

つまり、アセンブリ言語は機械にも理解しやすく、人間にも比較的操作が容易ということです。

機械に効率がよい形で開発された機械語

元々の機械語はCPU主体で策定されているので、いわばマシンファーストです。

この状況の改善策として考案されたのがアセンブリ言語でした。

これをはじめとし、さらに多くのプログラミング言語が使用されるようになった歴史があります。

マシンファーストからマンファーストへの過渡期に位置したのが、アセンブリ言語です。

機械と人間の架け橋としての知識

サーバールームで作業をするエンジニア

アセンブリ言語は機械の言葉を一度人間に理解しやすく改良しました。

その一方で、機械にも理解しやすい機能を残しているという側面もあります。

そのため、アセンブルを理解しているとマシンと人のどちらの言語にも強くなれるということです。

プログラミングスキルアップにつながるのはそういった理由があります。

名称化されたバイナリの代表例

アセンブラは数列を名称化したもので、英語のイニシャルのように頭文字をつなげたりして構成されます。

大乗的なものがJUPNADDLDとなります。

ADDは付加する、LDはロードなど意味が予測しやすのも特徴です。

アセンブラを身につける利点

アセンブラを身につける利点について解説いたします。

アセンブリ言語は機械と人間双方を近づける言語

キーボード

先に指摘したように、アセンブリ言語を理解するということは機械と人間双方の領域について知見が深まることでもあります。

これによってよりマシンの状態に詳しくなり、プログラムの組み方がスマートになっていきます。

プログラミングの歴史・古典を知ることができる

これも繰り返しになりますが、アセンブリ言語はプログラミングの黎明期から使われてきた言語でした。

教養としてのプログラミングを学ぶ意味でも重要な概念です。

アセンブリ言語は最先端のスキルとして使われている言葉ではありません。

しかし、歴史を理解しているのとしていないのとでは、問題へのアプローチも変化するものです。

マシンの言語としてのプログラミング言語の理解を深め、さらに効率のよいコードの作成に役立ちます。

現在におけるアセンブリの需要

では、現在はアセンブリの需要はどのような状況になっているのでしょうか。

アセンブリ言語は現在も一定の需要がある

現在プログラミング言語は200種類以上存在します。その中でもアセンブリ言語は古典ともいえる古いものです。

もっと新しいプログラミング言語であるJavaやRubyは、アセンブリ言語が数行かかる命令を一行に収めることができます。

こうした利便性を考えると、アセンブリ言語は使える必要がないと感じるかもしれません。

ですが、機械の領域に近い性質からCPUの性能を最大活用するという目的では、今も人気のある言語です。

基礎知識を身につけるテキストとしての需要

アセンブリ言語は、ハードウェアとソフトウェアの両側面からプログラムを理解するテキストにもなります。

プロセッサの仕組みを理解し、的確な命令を出すにはどうすればいいのか。

数字から文字の橋渡しの役をしているアセンブリ言語は、理解のための設計図としての役割もあります。

C言語との関連性

C言語とアセンブリ言語

システムエンジニアの男性

C言語構築の素材を担っているのがアセンブリ言語です。

C言語は1972年開発とプログラミング言語の中でも古い部類ですが、今でも多くのプログラマーに使われています。

単にCと表記される場合もあります。

Cから発展したものがC++、さらにC++とJavaの改良版であるC#です。

アセンブリは、多くのプログラミング言語の母体。さまざまなプログラミング言語に影響を与えています。

例えば英語の文法を学んでおくと、他のヨーロッパ言語が理解しやすいのと似ているでしょう。

アセンブラとCの共通点

Cはアセンブリ言語から直に発展したもので、低水準言語の一種です。主に機械寄りという性質が共通しています。

そのためコーディングが難しく、初心者に使いこなすのは困難です。そこでC++が開発された背景もあります。

逆にいえば、機械に隣接する言語なのでCPUの理解が早いです。

スピーディーな命令を組めるところがアセンブリ言語と共通しています。

アセンブリ言語勉強のおすすめ書籍5選

本

アセンブリ言語を基本から学ぶには、専門書を使って理論を身につけるのも有益です。

以下に入門者がアセンブラについて知識を深めるのに効果的な解説書を5冊紹介します。

今後一般教養にもなっていくプログラミング。

古典的な方法から実践的な技術まで、幅広く身にけられる本を選出しました。

「はじめて読むアセンブラ」村瀬康治 アスキーブックス

アセンブリ言語の基礎を学ぶ上で一番の入門書といえる一冊です。

機械語とアセンブラがその他のプログラミング言語とどうリンクしていくのか、理論を明確に説明しています。

スマートなプログラミングを目指すために、アセンブラの知識を身につけたい人にとって有益です。

「熱血!アセンブラ入門」 坂井弘亮 秀和システム

アセンブリ言語を基本、応用、番外編の三つの側面からアプローチする入門書です。

プログラミングを教養として身につけたい人にもおすすめ。

具体的な操作方法の解説から始まり、シミュレーションの方法までも網羅しています。

機械語の勉強を始めたばかりの人、アセンブリ言語の知識を深めたい人は必見です。

「アタマとカラダで理解する!コンピュータプログラムはどのように動くのか」川俣晶 技術評論社

日本におけるプログラミング草創期より、様々な言語を扱ってきた著者によるプログラミングの基礎入門です。

プログラミングを用いて命令を書き出すロジックについて詳しく解説しています。

アセンブラの位置づけ、ハードウェアやほかの言語についても紹介されているので、初心者ならまず読んでほしい一冊です。

「デバッガによるX86プログラム解説入門」うさぴょん著 秀和システム

デバッグ支援の基礎を学びながらアセンブリ言語の操作も学べる解説書です。

プログラミングの重要なテーマであるバグの修復という視点から、具体的な操作方法を学べます。

その一環として、アセンブリによるプログラミングについても解説。より実践的な勉強をしたい人におすすめです。

「アセンブリ言語CASL」 平井利明 実教出版

1996年に策定されたアセンブリ言語CASLについて学習できる解説書になります。

最新情報とはいえませんが、プログラミングの歴史を学ぶ上で有益です。

アセンブルの理論がどのように発展していったのか基本を知ることが出来ます。

より深く教養として知識を得たい人におすすめです。

プログラミングの素地を担うアセンブリ言語

革新的なエンジニアリングの建物設計

プログラミング言語の草創期から存在しているアセンブリ言語。機械語を人の言葉に近づけ、命令を容易にするためのツールです。

現在バイナリの変換方法はもっと効率のいい言語が多数あります。

ですが、今でも機械と命令文の基礎を学ぶ上で欠かせません。

アセンブルを理解していると、コードの組み方がスムーズになるなどのメリットも多いです。

プログラマーとしての作業効率を重視するのなら、まず学んでおきたい言語の一つといえます。

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