Assembler? Assembler!

Wer die Fähigkeiten seines Computers voll und ganz ausnutzen möchte, kommt um den Einsatz der Maschinensprache nicht herum. Schließlich ist sie die einzige, die der Computer wirklich versteht. Allerdings hat sie den entscheidenden Nachteil, daß der Mensch mit einer Anhäufung von Nullen und Einsen kaum etwas anfangen kann. Kluge Köpfe haben deshalb die Assembler-Sprache erfunden, einen Kompromiß, mit dem beide, Mensch und Computer, zufrieden sein können.

Mein Weg zur Maschinensprache begann mit den vielen, vielen DATAs, die sicherlich jeder von uns einmal eingegeben hat, ohne überhaupt zu wissen, welche Bedeutung sie hatten. Diese Unmenge an Zahlen verschwand dann in der Tiefe des Rechners, wurde nicht mehr gesehen und vollbrachte wahre Wunderdinge.

Also entschloß ich mich eines Tages, einen in Basic geschriebenen Maschinensprach-Monitor abzutippen und damit zu arbeiten. Plötzlich erschienen gar seltsame Zahlen und Buchstaben auf dem Bildschirm: 4000 A0 00 B9 00 41 F0 06 20

So ungefähr muß es in grauer Computer-Urzeit auf meinem Bildschirm ausgesehen haben.

Nun, Sie müssen zugeben, daß diese »Hieroglyphen« sicherlich nicht gerade aufschlußreich erscheinen. Mit einer Befehlsliste für den 6502 ging ich nun daran, das »Zahlenrätsel« zu lösen. Zum ersten Mal konnte ich meinem Computer direkt in das Innerste — also geradezu in die Eingeweide — schauen. Allerdings war dieses Verfahren der Übersetzung auf die Dauer sehr eintönig und sehr, sehr zeitraubend. Also wie geschaffen für einen Computer.

Sehen wir uns noch einmal das obengenannte Beispiel genauer an:

Bei der ersten Angabe (4000) handelt es sich um die Adresse, in der der folgende Wert (A0) steht. Dies ist ein Befehl oder »Operationscode«, der eine Operation in der CPU des Rechners bewirkt: Er lädt das Y-Register (im Englischen abgekürzt — LOAD Y) mit der folgenden Zahl (00).

Da »unser« C 64 einen Befehlsvorrat von 50 Befehlen kennt, können Sie sich vorstellen, daß es sehr anstrengend ist, sich diese Anzahl an Befehlen in Form von Hex-Zahlen zu merken. Hinzu kommt noch, daß durch die verschiedenen Adressierungsarten die Gesamtzahl auf 150 Befehle ansteigt, so daß es selbst für einen Geistesakrobaten schwierig wird. Deshalb kamen findige Tüftler auf die Idee, Mnemonics (= Gedächtnishilfen) zu »erfinden«, die in 3 Buchstaben das Entscheidende des Befehls ausdrücken:

Aus A0 (LOAD Y) wird als Mnemonic LDY. Aus B9 (LOAD AKKU) wird LDA!

Wenn wir uns jetzt diese Erleichterung zu Nutze machen, können wir unser Maschinen-Programm auch folgendermaßen schreiben:

Nun fällt uns auch die Übersetzung des Programmes viel leichter:

1. lade das Y-Register mit dem Wert 00,
2. lade den Akku mit dem Wert, der in Adresse 4100+Y steht,
3. springe, wenn dies eine Null war, nach 400D,
4. springe ansonsten in das Unterprogramm (JSR = JUMP SUBROUTINE), das bei FFD2 beginnt.

Sie werden bemerkt haben, daß wir uns immer mehr von der »reinen« Maschinensprache entfernen, da wir bemüht sind, das Programmieren für uns Menschen verständlicher zu machen.

Wir benötigen also ein Programm, welches in der Lage ist, einen so eingegebenen Text zu übersetzen. Solch ein Programm, das einen in Mnemonics (zum Beispiel LDA…, STA…) vorliegenden Text in Maschinencode übersetzt, nennt man einen Assembler.

Entsprechend wird ein umgekehrt arbeitendes Programm als Disassembler bezeichnet. Dieser hat also den Vorteil, daß er unsere Programmzeile nicht in reinen Hexadezimalzahlen (A0, B9, …), sondern in Mnemonics (LDY #00, LDA 4100, Y …) ausdruckt.

Leider heißt auch die Programmiersprache, bei der Mnemonics benutzt werden, Assembler(-Sprache), so daß hierbei leicht Verwechslungen auftreten.

Neben dieser reinen Übersetzungstätigkeit besitzen fast alle Assembler(-Programme) aber noch weitere Möglichkeiten, die Arbeit zu erleichtern. Alle guten Assembler erlauben den Einsatz von Labels. Dabei handelt es sich um freigewählte Namen, die anstelle der absoluten Werte gesetzt werden. In unserem Beispiel könnten wir die absoluten Adressen hinter LDA und JSR durch einen beliebigen Namen ersetzen. Unser Beispiel könnte also etwa so aussehen:

Ein Vorteil dieser Prozedur liegt vor allem darin, daß diese Namen schon beim Lesen des Quelltextes erkennen lassen, welche Funktion zum Beispiel das Unterprogramm »Ausgeben« hat. Anders als in Basic, wo ein GOSUB 12600 nichts darüber aussagt, was dort geschehen soll. Ein weiterer Vorteil ist, daß wir uns beim Schreiben des Textes (auch als Quelltext, Quellcode beziehungsweise Sourcecode bezeichnet) nicht von vornherein über sämtliche Sprungziele im Klaren sein müssen. Wo zum Beispiel der Text steht, ist erst einmal völlig gleichgültig. Wir könnten auch noch später einige Befehle zwischen LOOP und ENDE einfügen, kurz, der Quelltext ist ohne großen Aufwand beliebig veränderbar. Wären statt dessen absolute Adressen verwendet worden, müßten diese bei jeder Änderung ebenfalls angepaßt werden. Bei längeren Programmen ist das nahezu unmöglich. Die Rechnerei übernimmt nun der Assembler: Dazu arbeitet er den Quelltext in — normalerweise — zwei Schritten (Pass) durch. Im ersten Pass werden alle Sprungziele etc. berechnet und in einer Symboltabelle abgelegt, im zweiten Pass wird das Maschinenprogramm (Objectcode, Maschinencode) im Speicher abgelegt.

Wenn in einem Programm verschiedene Teile mehrfach auftauchen, ist es sicherlich nicht sinnvoll, diese jedesmal neu eingeben zu müssen. Deshalb bieten verschiedene Assembler die Möglichkeit, solche Teile als »Makro« zu definieren. Anstelle der gesamten Befehlsfolge genügt es, nur den vorher definierten Makronamen einzusetzen. Unser Beispielprogramm ließe sich mit dem Makro-Namen »Textaus« versehen und dann an jeder Stelle im Programm aufrufen, die einen Text ausgeben soll.

Als weitere Bequemlichkeit nehmen die meisten Assembler dem Programmierer das Umrechnen der verschiedenen Zahlensysteme ab. Sie verarbeiten Binärzahlen ebenso wie Dezimal- oder Hex-Zahlen. Häufig kann man auch Texte als Buchstabenfolge und nicht in ASCII-Codes eingeben. Darüber hinaus sind beim Operanden einfache Rechen- beziehungsweise logische Operationen erlaubt, zum Beispiel: LDA #53280 AND 255 oder STA TEXT + 7,X

Um dem Assembler Anweisungen beim Übersetzen zu geben, werden Pseudo-Opcodes eingesetzt. So bedeutet zum Beispiel: .BA $C000

Beginne die Assemblierung bei $C000. (Bisweilen wird hierfür auch der Pseudo-Opcode »ORG« benutzt. ».BY« oder »WORD« signalisiert dem Assembler, daß die folgenden Zeichen nicht als Befehl, sondern als Byte-Folge im Speicher abgelegt werden sollen. Ebenso gibt es Pseudo-Opcodes, die die Ausgabe eines Assemblerlistings auf dem Drucker steuern. In der Anzahl und den Möglichkeiten der Pseudo-Opcodes unterscheiden sich die verschiedenen Assembler stark voneinander.

Zur Eingabe des Quelltextes wird ein Editor benötigt. Im einfachsten Falle ist dies der von Basic gewohnte Editor. Gute Assembler bieten hier jedoch weitaus mehr. Befehle zum Suchen (FIND) und Ändern (EDIT) bestimmter Befehlsfolgen gehören eigentlich zum Standard. Befehle zum Blättern im Quelltext, zum Einfügen, Kopieren und Verschieben von Textteilen, wie man sie aus Textverarbeitungssystemen kennt, bieten ein Höchstmaß an Komfort. Auch hierin unterscheiden sich die Assembler ganz erheblich. Der Editor erlaubt meistens auch, Teile des Programms separat abzuspeichern und sich so eine Bibliothek von häufig benötigten Unterprogrammen anzulegen. Damit wären die wichtigsten Begriffe, die im Zusammenhang mit Assemblern auftauchen (zum Beispiel in den Testberichten in dieser Äusgabe) erläutert. Eine Zusammenfassung finden Sie in unserem »Kleinen Assemblerlexikon«.