匯編語言（assembly language）是一種用于電子計算機(jī)、微處理器、微控制器或其他可編程器件的低級語言，亦稱為符號語言。在匯編語言中，用助記符（Mnemonics）代替機(jī)器指令的操作碼，用地址符號（Symbol）或標(biāo)號（Label）代替指令或操作數(shù)的地址。在不同的設(shè)備中，匯編語言對應(yīng)著不同的機(jī)器語言指令集，通過匯編過程轉(zhuǎn)換成機(jī)器指令。普遍地說，特定的匯編語言和特定的機(jī)器語言指令集是一一對應(yīng)的,不同平臺之間不可直接移植。

       許多匯編程序?yàn)槌绦蜷_發(fā)、匯編控制、輔助調(diào)試提供了額外的支持機(jī)制。有的匯編語言編程工具經(jīng)常會提供宏，它們也被稱為宏匯編器。

       匯編語言不像其他大多數(shù)的程序設(shè)計語言一樣被廣泛用于程序設(shè)計。在今天的實(shí)際應(yīng)用中，它通常被應(yīng)用在底層，硬件操作和高要求的程序優(yōu)化的場合。驅(qū)動程序、嵌入式操作系統(tǒng)和實(shí)時運(yùn)行程序都需要匯編語言。

發(fā)展歷程

       說到匯編語言的產(chǎn)生，首先要講一下機(jī)器語言。機(jī)器語言是機(jī)器指令的集合。機(jī)器指令展開來講就是一臺機(jī)器可以正確執(zhí)行的命令。電子計算機(jī)的機(jī)器指令是一列二進(jìn)制數(shù)字。計算機(jī)將之轉(zhuǎn)變?yōu)橐涣懈叩碗娖?，以使計算機(jī)的電子器件受到驅(qū)動，進(jìn)行運(yùn)算。

       上面所說的計算機(jī)指的是可以執(zhí)行機(jī)器指令，進(jìn)行運(yùn)算的機(jī)器。這是早期計算機(jī)的概念。在我們常用的PC機(jī)中，有一個芯片來完成上面所說的計算機(jī)的功能。這個芯片就是我們常說的CPU（Central Processing Unit，中央處理單元）。每一種微處理器，由于硬件設(shè)計和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，就需要用不同的電平脈沖來控制，使它工作。所以每一種微處理器都有自己的機(jī)器指令集，也就是機(jī)器語言。CPU 只負(fù)責(zé)計算，本身不具備智能。你輸入一條指令（instruction），它就運(yùn)行一次，然后停下來，等待下一條指令。這些指令都是二進(jìn)制的，稱為操作碼（opcode），比如加法指令就是00000011。編譯器的作用，就是將高級語言寫好的程序，翻譯成一條條操作碼。對于人類來說，二進(jìn)制程序是不可讀的，根本看不出來機(jī)器干了什么。為了解決可讀性的問題，以及偶爾的編輯需求，就誕生了匯編語言。匯編語言是二進(jìn)制指令的文本形式，與指令是一一對應(yīng)的關(guān)系。比如，加法指令00000011寫成匯編語言就是 ADD。只要還原成二進(jìn)制，匯編語言就可以被 CPU 直接執(zhí)行，所以它是最底層的低級語言。

       早期的程序設(shè)計均使用機(jī)器語言。程序員們將用0, 1數(shù)字編成的程序代碼打在紙帶或卡片上，1打孔，0不打孔，再將程序通過紙帶機(jī)或卡片機(jī)輸入計算機(jī)，進(jìn)行運(yùn)算。這樣的機(jī)器語言由純粹的0和1構(gòu)成，十分復(fù)雜，不方便閱讀和修改，也容易產(chǎn)生錯誤。程序員們很快就發(fā)現(xiàn)了使用機(jī)器語言帶來的麻煩，它們難于辨別和記憶，給整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了障礙，于是匯編語言產(chǎn)生了。

       匯編語言的主體是匯編指令。匯編指令和機(jī)器指令的差別在于指令的表示方法上。匯編指令是機(jī)器指令便于記憶的書寫格式。

操作：寄存器BX的內(nèi)容送到AX中
1000100111011000              機(jī)器指令
mov ax,bx                    匯編指令

       此后，程序員們就用匯編指令編寫源程序?？墒?，計算機(jī)能讀懂的只有機(jī)器指令，那么如何讓計算機(jī)執(zhí)行程序員用匯編指令編寫的程序呢？這時，就需要有一個能夠?qū)R編指令轉(zhuǎn)換成機(jī)器指令的翻譯程序，這樣的程序我們稱其為編譯器。程序員用匯編語言寫出源程序，再用匯編編譯器將其編譯為機(jī)器碼，由計算機(jī)最終執(zhí)行。

語言特點(diǎn)

       匯編語言是直接面向處理器（Processor）的程序設(shè)計語言。處理器是在指令的控制下工作的，處理器可以識別的每一條指令稱為機(jī)器指令。每一種處理器都有自己可以識別的一整套指令，稱為指令集。處理器執(zhí)行指令時，根據(jù)不同的指令采取不同的動作，完成不同的功能，既可以改變自己內(nèi)部的工作狀態(tài)，也能控制其它外圍電路的工作狀態(tài)。

       匯編語言的另一個特點(diǎn)就是它所操作的對象不是具體的數(shù)據(jù),而是寄存器或者存儲器，也就是說它是直接和寄存器和存儲器打交道，這也是為什么匯編語言的執(zhí)行速度要比其它語言快，但同時這也使編程更加復(fù)雜，因?yàn)榧热粩?shù)據(jù)是存放在寄存器或存儲器中，那么必然就存在著尋址方式，也就是用什么方法找到所需要的數(shù)據(jù)。例如上面的例子，我們就不能像高級語言一樣直接使用數(shù)據(jù)，而是先要從相應(yīng)的寄存器AX、BX 中把數(shù)據(jù)取出。這也就增加了編程的復(fù)雜性，因?yàn)樵诟呒壵Z言中尋址這部分工作是由編譯系統(tǒng)來完成的，而在匯編語言中是由程序員自己來完成的，這無異增加了編程的復(fù)雜程度和程序的可讀性。

       再者，匯編語言指令是機(jī)器指令的一種符號表示，而不同類型的CPU 有不同的機(jī)器指令系統(tǒng)，也就有不同的匯編語言,所以，匯編語言程序與機(jī)器有著密切的關(guān)系。所以，除了同系列、不同型號CPU 之間的匯編語言程序有一定程度的可移植性之外，其它不同類型（如：小型機(jī)和微機(jī)等）CPU 之間的匯編語言程序是無法移植的，也就是說，匯編語言程序的通用性和可移植性要比高級語言程序低。

       正因?yàn)閰R編語言有“與機(jī)器相關(guān)性”的特性，程序員用匯編語言編寫程序時，可充分對機(jī)器內(nèi)部的各種資源進(jìn)行合理的安排，讓它們始終處于最佳的使用狀態(tài)。這樣編寫出來的程序執(zhí)行代碼短、執(zhí)行速度快。匯編語言是各種編程語言中與硬件關(guān)系最密切、最直接的一種,在時間和空間的效率上也最高的一種。

總體特點(diǎn)

1．機(jī)器相關(guān)性

       這是一種面向機(jī)器的低級語言，通常是為特定的計算機(jī)或系列計算機(jī)專門設(shè)計的。因?yàn)槭菣C(jī)器指令的符號化表示，故不同的機(jī)器就有不同的匯編語言。使用匯編語言能面向機(jī)器并較好地發(fā)揮機(jī)器的特性，得到質(zhì)量較高的程序。

2．高速度和高效率

       匯編語言保持了機(jī)器語言的優(yōu)點(diǎn)，具有直接和簡捷的特點(diǎn)，可有效地訪問、控制計算機(jī)的各種硬件設(shè)備，如磁盤、存儲器、CPU、I/O端口等，且占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快，是高效的程序設(shè)計語言。

3．編寫和調(diào)試的復(fù)雜性

       由于是直接控制硬件，且簡單的任務(wù)也需要很多匯編語言語句，因此在進(jìn)行程序設(shè)計時必須面面俱到，需要考慮到一切可能的問題，合理調(diào)配和使用各種軟、硬件資源。這樣，就不可避免地加重了程序員的負(fù)擔(dān)。與此相同，在程序調(diào)試時，一旦程序的運(yùn)行出了問題，就很難發(fā)現(xiàn)。

優(yōu)點(diǎn)
1、因?yàn)橛脜R編語言設(shè)計的程序最終被轉(zhuǎn)換成機(jī)器指令，故能夠保持機(jī)器語言的一致性，直接、簡捷，并能像機(jī)器指令一樣訪問、控制計算機(jī)的各種硬件設(shè)備，如磁盤、存儲器、CPU、I/O端口等。使用匯編語言，可以訪問所有能夠被訪問的軟、硬件資源。

2、目標(biāo)代碼簡短，占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快，是高效的程序設(shè)計語言，經(jīng)常與高級語言配合使用，以改善程序的執(zhí)行速度和效率，彌補(bǔ)高級語言在硬件控制方面的不足，應(yīng)用十分廣泛。

缺點(diǎn)
1、匯編語言是面向機(jī)器的，處于整個計算機(jī)語言層次結(jié)構(gòu)的底層，故被視為一種低級語言，通常是為特定的計算機(jī)或系列計算機(jī)專門設(shè)計的。不同的處理器有不同的匯編語言語法和編譯器，編譯的程序無法在不同的處理器上執(zhí)行，缺乏可移植性；

2、難于從匯編語言代碼上理解程序設(shè)計意圖，可維護(hù)性差，即使是完成簡單的工作也需要大量的匯編語言代碼，很容易產(chǎn)生bug，難于調(diào)試；

3、使用匯編語言必須對某種處理器非常了解，而且只能針對特定的體系結(jié)構(gòu)和處理器進(jìn)行優(yōu)化，開發(fā)效率很低，周期長且單調(diào)。 

語言組成

數(shù)據(jù)傳送指令
這部分指令包括通用數(shù)據(jù)傳送指令MOV、條件傳送指令CMOVcc、堆棧操作指令PUSH/PUSHA/PUSHAD/POP/POPA/POPAD、交換指令XCHG/XLAT/BSWAP、地址或段描述符選擇子傳送指令LEA/LDS/LES/LFS/LGS/LSS等。注意，CMOVcc不是一條具體的指令，而是一個指令簇，包括大量的指令，用于根據(jù)EFLAGS寄存器的某些位狀態(tài)來決定是否執(zhí)行指定的傳送操作。

整數(shù)和邏輯運(yùn)算指令

這部分指令用于執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，包括加法指令A(yù)DD/ADC、減法指令SUB/SBB、加一指令I(lǐng)NC、減一指令DEC、比較操作指令CMP、乘法指令MUL/IMUL、除法指令DIV/IDIV、符號擴(kuò)展指令CBW/CWDE/CDQE、十進(jìn)制調(diào)整指令DAA/DAS/AAA/AAS、邏輯運(yùn)算指令NOT/AND/OR/XOR/TEST等。

移位指令

這部分指令用于將寄存器或內(nèi)存操作數(shù)移動指定的次數(shù)。包括邏輯左移指令SHL、邏輯右移指令SHR、算術(shù)左移指令SAL、算術(shù)右移指令SAR、循環(huán)左移指令ROL、循環(huán)右移指令ROR等。

位操作指令

這部分指令包括位測試指令BT、位測試并置位指令BTS、位測試并復(fù)位指令BTR、位測試并取反指令BTC、位向前掃描指令BSF、位向后掃描指令BSR等。

條件設(shè)置指令

這不是一條具體的指令，而是一個指令簇，包括大約30條指令，用于根據(jù)EFLAGS寄存器的某些位狀態(tài)來設(shè)置一個8位的寄存器或者內(nèi)存操作數(shù)。比如SETE/SETNE/SETGE等等。

控制轉(zhuǎn)移指令

這部分包括無條件轉(zhuǎn)移指令JMP、條件轉(zhuǎn)移指令Jcc/JCXZ、循環(huán)指令LOOP/LOOPE/LOOPNE、過程調(diào)用指令CALL、子過程返回指令RET、中斷指令I(lǐng)NTn、INT3、INTO、IRET等。注意，Jcc是一個指令簇，包含了很多指令，用于根據(jù)EFLAGS寄存器的某些位狀態(tài)來決定是否轉(zhuǎn)移；INT n是軟中斷指令，n可以是0到255之間的數(shù)，用于指示中斷向量號。

串操作指令
這部分指令用于對數(shù)據(jù)串進(jìn)行操作，包括串傳送指令MOVS、串比較指令CMPS、串掃描指令SCANS、串加載指令LODS、串保存指令STOS，這些指令可以有選擇地使用REP/REPE/REPZ/REPNE和REPNZ的前綴以連續(xù)操作。

輸入輸出指令
這部分指令用于同外圍設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括端口輸入指令I(lǐng)N/INS、端口輸出指令OUT/OUTS。

高級語言輔助指令

這部分指令為高級語言的編譯器提供方便，包括創(chuàng)建棧幀的指令ENTER和釋放棧幀的指令LEAVE。

控制和特權(quán)指令

這部分包括無操作指令NOP、停機(jī)指令HLT、等待指令WAIT/MWAIT、換碼指令ESC、總線封鎖指令LOCK、內(nèi)存范圍檢查指令BOUND、全局描述符表操作指令LGDT/SGDT、中斷描述符表操作指令LIDT/SIDT、局部描述符表操作指令LLDT/SLDT、描述符段界限值加載指令LSR、描述符訪問權(quán)讀取指令LAR、任務(wù)寄存器操作指令LTR/STR、請求特權(quán)級調(diào)整指令A(yù)RPL、任務(wù)切換標(biāo)志清零指令CLTS、控制寄存器和調(diào)試寄存器數(shù)據(jù)傳送指令MOV、高速緩存控制指令I(lǐng)NVD/WBINVD/INVLPG、型號相關(guān)寄存器讀取和寫入指令RDMSR/WRMSR、處理器信息獲取指令CPUID、時間戳讀取指令RDTSC等。

浮點(diǎn)和多媒體指令

這部分指令用于加速浮點(diǎn)數(shù)據(jù)的運(yùn)算，以及用于加速多媒體數(shù)據(jù)處理的單指令多數(shù)據(jù)（SIMD及其擴(kuò)展SSEx）指令。這部分指令數(shù)據(jù)非常龐大，無法一一列舉，請自行參考INTEL手冊。

虛擬機(jī)擴(kuò)展指令

這部分指令包括INVEPT/INVVPID/VMCALL/VMCLEAR/VMLAUNCH/VMRESUME/VMPTRLD/VMPTRST/VMREAD/VMWRITE/VMXOFF/VMON等。 

相關(guān)技術(shù)

匯編器
典型的現(xiàn)代匯編器（assembler）建造目標(biāo)代碼，由解譯組語指令集的易記碼（mnemonics）到操作碼（OpCode），并解析符號名稱（symbolic names）成為存儲器地址以及其它的實(shí)體。使用符號參考是匯編器的一個重要特征，它可以節(jié)省修改程序后人工轉(zhuǎn)址的乏味耗時計算?；揪褪前褭C(jī)器碼變成一些字母而已，編譯的時候再把輸入的指令字母替換成為晦澀難懂機(jī)器碼。

編譯環(huán)境
用匯編語言等非機(jī)器語言書寫好的符號程序稱為源程序，匯編語言編譯器的作用是將源程序翻譯成目標(biāo)程序。目標(biāo)程序是機(jī)器語言程序，當(dāng)它被安置在內(nèi)存的預(yù)定位置上后，就能被計算機(jī)的CPU處理和執(zhí)行。

匯編的調(diào)試環(huán)境總的來說比較少，也很少有非常好的編譯器。編譯器的選擇依賴于目標(biāo)處理器的類型和具體的系統(tǒng)平臺。一般來說，功能良好的編譯器用起來應(yīng)當(dāng)非常方便，比如，應(yīng)當(dāng)可以自動整理格式、語法高亮顯示，集編譯、鏈接和調(diào)試為一體，方便實(shí)用。

對于廣泛使用的個人計算機(jī)來說，可以自由選擇的匯編語言編譯器有MASM、NASM、TASM、GAS、FASM、RADASM等，但大都不具備調(diào)試功能。如果是為了學(xué)習(xí)匯編語言，輕松匯編因?yàn)閾碛幸粋€完善的集成環(huán)境，是一款非常適合初學(xué)者的匯編編譯器。 

發(fā)展前景
匯編語言是機(jī)器語言的助記符，相對于比枯燥的機(jī)器代碼易于讀寫、易于調(diào)試和修改，同時優(yōu)秀的匯編語言設(shè)計者經(jīng)過巧妙的設(shè)計，使得匯編語言匯編后的代碼比高級語言執(zhí)行速度更快，占內(nèi)存空間少等優(yōu)點(diǎn)，但匯編語言的運(yùn)行速度和空間占用是針對高級語言并且需要巧妙設(shè)計，而且部分高級語言在編譯后代碼執(zhí)行效率同樣很高，所以此優(yōu)點(diǎn)慢慢弱化。而且在編寫復(fù)雜程序時具有明顯的局限性，匯編語言依賴于具體的機(jī)型，不能通用，也不能在不同機(jī)型之間移植。常說匯編語言是低級語言，并不是說匯編語言要被棄之，相反，匯編語言仍然是計算機(jī)（或微機(jī)）底層設(shè)計程序員必須了解的語言，在某些行業(yè)與領(lǐng)域，匯編是必不可少的，非它不可適用。只是，現(xiàn)在計算機(jī)最大的領(lǐng)域?yàn)镮T軟件，也是我們常說的計算機(jī)應(yīng)用軟件編程，在熟練的程序員手里，使用匯編語言編寫的程序，運(yùn)行效率與性能比其它語言寫的程序相對提高，但是代價是需要更長的時間來優(yōu)化，如果對計算機(jī)原理及編程基礎(chǔ)不扎實(shí)，反而增加其開發(fā)難度，實(shí)在是得不償失，對比2010年前后的軟件開發(fā)，已經(jīng)是市場化的軟件行業(yè)，加上高級語言的優(yōu)秀與跨平臺，一個公司不可以讓一個團(tuán)隊使用匯編語言來編寫所有的東西，花上幾倍甚至幾十倍的時間，不如使用其它語言來完成，只要最終結(jié)果不比匯編語言編寫的差太多，就能搶先一步完成，這是市場經(jīng)濟(jì)下的必然結(jié)果。

但是，迄今為止，還沒有程序員敢斷定匯編語言是不需要學(xué)的，同時，匯編語言（Assembly Language）是面向機(jī)器的程序設(shè)計語言，設(shè)計精湛的匯編程序員，部分已經(jīng)脫離軟件開發(fā)，擠身于工業(yè)電子編程中。對于功能相對小巧但硬件對語言設(shè)計要求苛刻的行業(yè)，如4位單片機(jī)，由于其容量及運(yùn)算，此行業(yè)的電子工程師一般負(fù)責(zé)從開發(fā)設(shè)計電路及軟件控制，主要開發(fā)語言就是匯編，c語言使用只占極少部分，而電子開發(fā)工程師是千金難求，在一些工業(yè)公司，一個核心的電子工程師比其它任何職員待遇都高，對比起來，一般電子工程師待遇是程序員的十倍以上。這種情況是因?yàn)?1世紀(jì)以來，學(xué)習(xí)匯編的人雖然也不少，但是真正能學(xué)到精通的卻不多，它相對于高級語言難學(xué)，難用，適用范圍小，雖然簡單，但是過于靈活，學(xué)習(xí)過高級語言的人去學(xué)習(xí)匯編比一開始學(xué)匯編的人難得多，但是學(xué)過匯編的人學(xué)習(xí)高級語言卻很容易，簡從繁易，繁從簡難。對于一個全面了解微機(jī)原理的程序員，匯編語言是必修語言。

實(shí)際應(yīng)用
隨著現(xiàn)代軟件系統(tǒng)越來越龐大復(fù)雜，大量經(jīng)過了封裝的高級語言如C/C++，Pascal/Object Pascal也應(yīng)運(yùn)而生。這些新的語言使得程序員在開發(fā)過程中能夠更簡單，更有效率，使軟件開發(fā)人員得以應(yīng)付快速的軟件開發(fā)的要求。而匯編語言由于其復(fù)雜性使得其適用領(lǐng)域逐步減小。但這并不意味著匯編已無用武之地。由于匯編更接近機(jī)器語言，能夠直接對硬件進(jìn)行操作，生成的程序與其他的語言相比具有更高的運(yùn)行速度，占用更小的內(nèi)存，因此在一些對于時效性要求很高的程序、許多大型程序的核心模塊以及工業(yè)控制方面大量應(yīng)用。 

歷史上，匯編語言曾經(jīng)是非常流行的程序設(shè)計語言之一。隨著軟件規(guī)模的增長，以及隨之而來的對軟件開發(fā)進(jìn)度和效率的要求，高級語言逐漸取代了匯編語言。但即便如此，高級語言也不可能完全替代匯編語言的作用。就拿Linux內(nèi)核來講，雖然絕大部分代碼是用C語言編寫的，但仍然不可避免地在某些關(guān)鍵地方使用了匯編代碼。由于這部分代碼與硬件的關(guān)系非常密切，即使是C語言也會顯得力不從心，而匯編語言則能夠很好揚(yáng)長避短，最大限度地發(fā)揮硬件的性能。

首先，匯編語言的大部分語句直接對應(yīng)著機(jī)器指令，執(zhí)行速度快，效率高，代碼體積小，在那些存儲器容量有限，但需要快速和實(shí)時響應(yīng)的場合比較有用，比如儀器儀表和工業(yè)控制設(shè)備中。

其次，在系統(tǒng)程序的核心部分，以及與系統(tǒng)硬件頻繁打交道的部分，可以使用匯編語言。比如操作系統(tǒng)的核心程序段、I/O接口電路的初始化程序、外部設(shè)備的低層驅(qū)動程序，以及頻繁調(diào)用的子程序、動態(tài)連接庫、某些高級繪圖程序、視頻游戲程序等等。

再次，匯編語言可以用于軟件的加密和解密、計算機(jī)病毒的分析和防治，以及程序的調(diào)試和錯誤分析等各個方面。

最后，通過學(xué)習(xí)匯編語言，能夠加深對計算機(jī)原理和操作系統(tǒng)等課程的理解。通過學(xué)習(xí)和使用匯編語言，能夠感知、體會和理解機(jī)器的邏輯功能，向上為理解各種軟件系統(tǒng)的原理，打下技術(shù)理論基礎(chǔ)；向下為掌握硬件系統(tǒng)的原理，打下實(shí)踐應(yīng)用基礎(chǔ)。

附注：寄存器和內(nèi)存模型

學(xué)習(xí)匯編語言，首先必須了解兩個知識點(diǎn)：寄存器和內(nèi)存模型。

先來看寄存器。CPU 本身只負(fù)責(zé)運(yùn)算，不負(fù)責(zé)儲存數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)一般都儲存在內(nèi)存之中，CPU 要用的時候就去內(nèi)存讀寫數(shù)據(jù)。但是，CPU 的運(yùn)算速度遠(yuǎn)高于內(nèi)存的讀寫速度，為了避免被拖慢，CPU 都自帶一級緩存和二級緩存?；旧希珻PU 緩存可以看作是讀寫速度較快的內(nèi)存。

但是，CPU 緩存還是不夠快，另外數(shù)據(jù)在緩存里面的地址是不固定的，CPU 每次讀寫都要尋址也會拖慢速度。因此，除了緩存之外，CPU 還自帶了寄存器（register），用來儲存最常用的數(shù)據(jù)。也就是說，那些最頻繁讀寫的數(shù)據(jù)（比如循環(huán)變量），都會放在寄存器里面，CPU 優(yōu)先讀寫寄存器，再由寄存器跟內(nèi)存交換數(shù)據(jù)。