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来源:https://www.zhihu.com/question/23088538
在我将近10年的嵌入式编程的实践过程中,真正使用汇编的地方并不多。
尤其是ARM这样使用地址空间操作寄存器的方式,大部分代码都可以用C完成,汇编的技能主要用于:
1、阅读bootloader代码:基本上,除了OS的核心部分有汇编代码以外,boot loader 的一部分一般是由汇编代码完成,能读懂这些代码对体系架构的理解和设备启动的流程都很有帮助。
2、分析问题:现在编译器优化的很厉害,生成的代码和C代码有时很难又严格的对应,所以在单步跟踪某些问题的时候,需要能够看懂一些汇编语句来分析程序真正执行的流程。
3、性能:大部分时候编译器的优化已经够好,我们手写的汇编的效率未必比他高,但是有些特定的场景,我们可以通过汇编调用CPU的专用硬件指令来进行优化。
我对我自己对汇编的要求就是能看懂和分析,不要求能够编写复杂的汇编程序。而且汇编大部分是相同的,掌握一种,另一种可以猜个十之八九。
当年学微机原理时,学过x86的汇编,考完试就全忘了;
学单片机时,学过8051的汇编,毕业两年后就忘了;
ARM的汇编,v4和Thumb-2比较熟;
DSP的汇编,TI的C54xx比较熟。
其实所谓的全忘指的是指令集忘了,不同片子的汇编,规则还是一样的。
比较熟是指熟到什么地步呢。ARM——调试底层时,遇到奇怪的问题,打开Disassembly查看反汇编代码,基本都能看得懂,偶尔会有几个指令不认识,翻翻指令集就能看明白,但没写过。
DSP——写过几个大量计算的函数,本来用C写的,但发现太耗时间,就改用ASM,一边翻指令集一边写。
以上算是背景介绍,现在回答问题,学习汇编有什么意义?
以下回答只针对嵌入式软件,非嵌入式,不是不想回答,只是不懂,不敢乱答。
1、某些特殊环境,必须要用。比方说前几年中颖的MCU就不支持C,几年过去了,现在支不支持不清楚,不过即便8位机支持了,想必4位机还是不支持的。(这个几年没接触了,不太了解,但这个是最刚性的一个理由。)
2、你说不支持C太low了。好吧,我们用支持C的,调试底层,会遇到一些奇怪的、无厘头的问题,得打开反汇编窗口,看看硬件是怎么执行的,必要时还要在汇编层面单步执行,一次只执行一条汇编指令。
举个例子,变量out映射到某个pin了,你要在这个pin上产生一个下降沿,你就写了句out=1; out=0; 但是运行起来,却只有低电平,没有下降沿,why?看看汇编吧,out=1没了!被编译器优化掉了,根本没执行。。。。好吧,我们加个volatile。
3、裸跑太不爽了。那行,我们移植个OS吧,复杂点就Linux,简单点就μCos,汇编又跑出来了。。。。在执行main之前我们得分配好内存,安排好中断向量表,放好heap和stack;进入main了,任务切换,要保存现场,要更新寄存器,还得靠汇编。
4、底层太麻烦了,我们直接搞应用层。OK,做个信号处理吧,AD采集了大量数据,要求差分,要算频谱,要做滤波,计算量太大,用while用for都可以,但时间。。。。还是用汇编吧。
当然,此处不仅仅是将C改成汇编,因为都用汇编了,而且只是一个单进程,纯运算的函数,就不考虑可移植性了,我们可以将其他的优化都用上,比方以位移代乘除,以空间换时间,总之一切都是为了提高效率。
据我本人经历,最高的一次是将函数运行时间缩小了20倍。20倍什么概念?要是不用优化,老老实实用C的话,按照摩尔定律十八个月翻一番,你得要六年才能增长16倍。。。。当然换个好的算法更好,但你C用的算法,ASM也能用啊,还是比你快。
5、好吧,最后不谈实际应用。即便真不写、不看汇编,汇编也是有用的,学汇编的过程就是理解计算机的过程。不告诉你CPU的控制流、数据流,学一堆寄存器、累加器的名词有用么?
用语言描述也可以,“将寄存器A出栈”,这不就是“POP A”吗?只不过你自己typedef了一套汉语描述的、不完整的指令集罢了。
那学计算机原理有什么用呢?还是跟上面回答一样,一是底层,二是效率。比方说写个bootloader,不考虑可移植性,启动代码有现成的,那用C写也可以,但你起码得明白啥叫中断向量表,程序要怎么跳转吧。
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