הצגת המקור של הדף "שפת סף"

'''שפת סף''' או '''אַסֶּמבּלי''' (ב[[אנגלית]]: '''Assembly''') היא [[שפת תכנות|שפת התכנות]] הבסיסית והקרובה ביותר ל[[שפת מכונה]].

בשפת הסף, בצורתה הבסיסית, קיימת התאמה בין ההוראות שכותב ה[[מתכנת]] ובין ההוראות המופקות מהן בשפת מכונה, כלומר, כל הוראה יחידה באסמבלי מתורגמת ל[[פקודה (מחשב)|הוראה]] אחת או יותר בשפת מכונה. לכן, כמו שפת המכונה, גם שפת הסף פועלת באופן ישיר על תאי ה[[זיכרון מחשב|זיכרון]] של ה[[מחשב]], על ה[[אוגר (מחשבים)|אוגרים]] הפנימיים של ה[[מעבד]] ועל יציאות הקלט/פלט של המחשב, ובפרטנות רבה. כתוצאה מכך, לכל סדרת מעבדים יש שפת סף משלה, כתלות ב[[סט פקודות|סט הפקודות]] של המעבד.
[[קובץ:Motorola_6800_Assembly_Language.png|ממוזער|Motorola 6800 Assembly Language]]
[[תכנות]] בשפת סף נחשב לקשה הרבה יותר מבשפות התכנות [[שפה עילית|העיליות]], בין היתר משום ששפת סף אינה [[אינטואיציה|אינטואיטיבית]] וקלה לקריאה כמו השפות העיליות. תכנות בשפת סף, במיוחד כזה הנחשב ליעיל, מחייב להכיר היטב את [[חומרה|חומרת]] המחשב, בעוד שבשפות עיליות ה[[מהדר]] דואג להתאימן לחומרה. מעבר לכך, לשם ביצוע כל פעולה, ולו הפשוטה ביותר, עשויות להידרש הוראות שפת סף רבות. לדוגמה, כדי להציב במשתנה A את סכומם של המשתנים B ו־C, מספיקה בשפה עילית פקודה יחידה מצורה דומה ל־ A := B + C. באסמבלי, לעומת זאת, הפעולה תהיה ארוכה יותר, לדוגמה:

<syntaxhighlight lang="asm" inline>mov ax, B</syntaxhighlight> – העבר את הערך B אל אוגר ax

<syntaxhighlight lang="asm" inline>add ax, C</syntaxhighlight> – הוסף את הערך C לערך שנמצא באוגר ax

<syntaxhighlight lang="asm" inline>mov A, ax</syntaxhighlight> – העבר את הערך שנמצא באוגר ax אל הכתובת של המשתנה A

התכנות בשפת סף היה נפוץ למדי ואפילו דומיננטי, למרות הקושי שבו, עד לתחילת שנות ה־70 של המאה העשרים, וזאת בשל משאבי המחשב המוגבלים שעמדו לרשות המתכנתים ובשל היכולת ליצור קוד יעיל במהירות־הביצוע וחסכוני בזיכרון, יותר מקוד שנוצר בשפות עיליות. בעקבות השתכללות ה[[מהדר]]ים של השפות העיליות, לא נותר עוד הבדל משמעותי שיצדיק את הטרחה שבכתיבה בשפת סף, והשימוש בה נדיר כיום. כיום היא משמשת בעיקר כותבי [[מערכת הפעלה|מערכות הפעלה]], מפתחים של חלקי תוכנה שדרושים להם ביצועים מהירים במיוחד או תקשורת ישירה עם רכיבי חומרה (כמו [[מנהל התקן|מנהלי התקנים]]), וכן כותבי [[וירוס מחשב|וירוסים]] מתוחכמים.

המהדר של שפת הסף, המתרגם את קובצי ההוראות ל[[שפת מכונה]], נקרא [[אסמבלר]] (Assembler).

בגלל ששפת סף תלויה ב[[שפת מכונה|קוד המכונה]] שספציפי למערכות מחשוב שונות, כל שפת סף יכולה לשמש רק ל[[ארכיטקטורת מחשב]] מסוימת. 

== אסמבלי במעבדי 8086 ==
=== הקדמה ===
נכון לשנת 2020, חלק גדול מהמעבדים בשוק מבוססים על [[x86|סדרת 8086]] של אינטל, וגם שפת הסף שלהם מבוססת על שפת הסף של המעבד [[אינטל 8086]].

היות ששפת אסמבלי עוסקת בגישה ישירה לזיכרון ולהתקנים חיצוניים (באמצעות <code>out</code> ו־<code>in</code>), רצוי להכיר מספר עקרונות מנחים בסיסים:

'''[[ארכיטקטורת פון נוימן]]''' – על פי ארכיטקטורה זו, אשר פותחה על ידי מדען המחשב והמתמטיקאי [[ג'ון פון נוימן]] במאה ה־20, הנתונים וההוראות מאוחסנים באותו זיכרון. המחשב עצמו מחולק ל־4 רכיבים מרכזיים:
* '''זיכרון''' – מכיל נתונים, כתובות, והוראות
* '''מעבד''' – מקבל, מפרש ומריץ את ההוראות מה'''זיכרון'''
* '''התקנים חיצוניים''' (I/O – Input/Output) – כגון מקלדת, עכבר, רמקול, מיקרופון או [[דיסק און קי]].
* '''אפיקי נתונים''' (Busses) – פסים אלו אחראים להעברת נתונים, הוראות, ופקודות בקרה בין המעבד, הזיכרון, וההתקנים החיצוניים. בעבר, רוחב של [[אפיק נתונים]] היה בגודל "[[מילה (מחשב)|מילה]]" (16 [[סיבית|סיביות]]) או 32 סיביות ("מילה כפולה" – Double Word), אך במחשבים רבים היום הוא כבר 64 סיביות.

=== הגדרת סביבת עבודה ===
כתיבת הקוד בשפת סף מחולקת למספר שדות הנקראים [[מקטעי זיכרון|מקטעים]] (segments). במקטע אשר מיועד ליצירת משתנים, יש ליצור משתנים. במקטע אשר נועד להגדרת {{מונחון|מחסנית (מבנה נתונים)|מחסניות|מחסנית היא מבנה נתונים בה האיבר האחרון שנכנס הוא הראשון שיוצא, בדומה לכדורי מחסנית בנשק}}, יש להגדיר מחסניות. במקטע אשר מיועד לכתיבת קוד, יש לכתוב קוד, וכן הלאה. המקטעים נקראים בשמות שונים בסביבות עבודה שונות. טקסט זה יכיל את 3 המקטעים העיקריים:
* מקטע המידע – <code>data segment</code>, נקרא לעיתים <code>DATASEG</code>
* מקטע המחסנית – <code>stack segment</code>
* מקטע הקוד – <code>Code Segment</code>, אשר נקרא לעיתים <code>CODESEG</code>

אחת מסביבות העבודה הנוחות ביותר ללמידת שפת סף היא '''Emu8086''' אשר פועלת במערכת ההפעלה [[Microsoft Windows|Windows]]. סביבה זו היא בעצם [[אמולציה]] של המעבד הישן '''8086''' של אינטל (אשר פתח את סדרת מעבדי [[x86]]).

=== אוגרים ===
{{להשלים|נושא=מדעי הרוח|נושא2=מחשוב}}
'''[[אוגר (מחשבים)|אוגרים]]''' (Registers) הם יחידות זיכרון של המעבד שבאמצעותן מתבצעות פעולות שונות. למעבד לוקח זמן מאוד קצר לגשת אליהם ולכן שימוש בהם הוא יעיל.

האוגרים בטבלה להלן נכונים לדור הבסיסי של מעבד 8086 – כיום נעשו שינויים – הוסיפו ושינו אוגרים בהתאם להתפתחות הטכנולוגיה. למשל ax, שגודלו 16 סיביות הוא חלק מאוגר [[EAX|eax]] שגודלו 32 סיביות (Double Word). עם זאת, האוגרים המצוינים בטבלה עדיין תקפים מפאת עקרון ה[[תאימות לאחור]] של מעבדי אינטל (קוד שנכתב למעבד ישן יותר יהיה ניתן להרצה על מעבד חדיש יותר). כל אחד מארבעת האוגרים <code>ax</code>, {{כ}}<code>bx</code>,{{כ}} <code>cx</code> {{כ}}ו־<code>dx</code> מורכב מ־2 אוגרים של 8 ביט – '''h''' {{כ}}(high) ו־'''l''' {{כ}}(low). שינוי של אחד מהאוגרים הקטנים יוביל לשינוי אוגר גדול, ולהפך – שינוי של אוגר גדול יוביל לשינוי של האוגרים הקטנים. לדוגמה, אם נשנה את al, ערך ax ישתנה בהתאם, ולהפך.
{| class="wikitable"
|+
!האוגר
!מספר [[סיבית|סיביות]]
!תפקיד
|-
|ax {{כ}}(Accumulator Register – צובר)
מורכב משני אוגרים של 8 ביט: al, ah
|16
|משמש לפעולות אריתמטיות ולוגיות. ניתן לבצע זאת באוגרים אחרים, אך השימוש ב־ax בדרך כלל יעיל יותר.
|-
|bx {{כ}}(Base Address Register – כתובת בסיס)
מורכב משני אוגרים של 8 ביט: bl, bh
|16
|משמש לשמירת כתובות בזיכרון
|-
|cx {{כ}}(Count Register – מונה)
מורכב משני אוגרים של 8 ביט: cl, ch
|16
|המונה מונה דברים, כגון כמות הפעמים שהלולאה בוצעה, או כמות תווים ב[[קובץ]] או ב[[מחרוזת (מדעי המחשב)|מחרוזת]].
|-
|dx {{כ}}(Data Register – מידע)
מורכב משני אוגרים של 8 ביט: dl, dh
|16
|משמש לפעולות אריתמטיות מסוימות וכן לשמירת כתובות של התקנים חיצוניים
|-
|si {{כ}}(Source Index – מצביע מקור)
|16
|ניתן להשתמש בו כמצביע כדי לפנות לכתובת בזיכרון, ובטיפול במחרוזות
|-
|di {{כ}}(Destination Index – מצביע יעד)
|16
|כמו si, ניתן להשתמש בו כמצביע כדי לפנות לכתובת בזיכרון, ובטיפול במחרוזות
|-
|bp {{כ}}(Base Pointer – מצביע בסיס)
|16
|שומר את המיקום האחרון של מקטע המחסנית
|-
|sp {{כ}}(Stack Pointer – מצביע מחסנית)
|16
|מצביע על הכתובת בזיכרון שמכילה את ראש המחסנית. שינוי אוגר זה יגרום לתקלות בתוכנית. אין לשנותו.
|-
|ip – קיצור של Instruction Pointer
|
|מצביע על כתובת הזיכרון שתוכנה עומד לעיבוד. פקודות קפיצה (jump) משתמשות באוגר זה על מנת לקפוץ לכתובת שונה בקוד התוכנה.
|-
|ds – קיצור של data segment
|
|מצביע על הכתובת של מקטע המידע
|-
|ss – קיצור של stack segment
|
|מצביע על הכתובת של מקטע המחסנית
|-
|cs – קיצור של code segment
|
|מצביע על הכתובת של מקטע הקוד
|-
|es – קיצור של extra segment
|
|מצביע על הכתובת של מקטע הזיכרון העודף
|-
|{{אנ|FLAGS register|FLAGS}} – אוגר הדגלים
|16
|מייצג שורה של ״[[דגל (מחשבים)|דגלים]]״ אשר נדלקים בהתאם להתרחשותם של אירועים שונים בתוכנה. לדוגמה, דגל האפס (zero flag) "יוּרם" (יהפוך מ־0 ל־1) כאשר תוצאה של פקודה כלשהי תהיה 0.
|}

=== פקודות בסיסיות ===
{{להשלים|נושא=מדעי הרוח|נושא2=מחשוב}}
פקודות מובנות באסמבלי יכולות לקבל בין 0 ל־2 ערכים. הן מבצעות פעולות לוגיות ואריתמטיות כגון [[פקודת השמה|השמה]], חיבור, [[חיסור]], כפל, חילוק, השוואה, קפיצות (jmp), קפיצות מותנות (je, jne, jb, ja וכו׳).
{| class="wikitable"
|+
!הפקודה
!מספר ה[[אופרנד]]ים
!מה היא עושה
!דוגמאות
|-
|mov a, b
|2 ([[פעולה בינארית]])
|השמה
a = b
|<code>mov ax,5</code>

<code>mov bx,ax</code>
|-
|add a, b
|2 (פעולה בינארית)
|חיבור
a = a + b
|<code>add bl,al</code>

<code>add ax,6</code>
|-
|sub a, b
|2 (פעולה בינארית)
|חיסור
a = a - b
|<code>sub al,ah</code>

<code>sub dx,dx</code>
|-
|inc a
|1 ([[פעולה אונארית]])
|הוספת 1 (increment)
a = a + 1
|<code>inc cx</code>

<code>inc dl</code>
|-
|dec a
|1 (פעולה אונארית)
|חיסור 1 (decrement)
a = a - 1
|<code>dec bx</code>

<code>dec dh</code>
|-
|neg a
|1 (פעולה אונארית)
|[[לא (לוגיקה)|מינוס]]
a = - a
|<code>neg ch</code>
<code>neg ax</code>
|-
|mul a
|1 (פעולה אונארית)
|כפל, ושמירה של התוצאה באוגר ax
ax = ax * a
|
|-
|imul a
|1 (פעולה אונארית)
|כפל של מספרים לא מסומנים (unisigned)
ax = ax * a
|
|-
|div a
|1 (פעולה אונארית)
|חילוק, ושמירה של התוצאה באוגר ax
<math>ax = {\!ax \over \!a}</math>
|
|-
|idiv a
|1 (פעולה אונארית)
|חילוק מספרים לא מסומנים (unsinged)
<math>ax = {\!ax \over \!a}</math>
|
|-
|not a
|1 (פעולה אונארית)
|
|
|-
|and a b
|2 (פעולה בינארית)
|
|
|-
|or a b
|2 (פעולה בינארית)
|
|
|-
|jmp label
|1 (פעולה אונארית)
|קפיצה לתווית מסוימת בקוד (לשורה אחרת)
|<code>mov ax,6</code>{{ש}}<code>jmp skip</code>{{ש}}<code>inc bx</code>{{ש}}<code>sub cx,4</code>{{ש}}<code>:skip</code>
|-
|je label
|1 (פעולה אונארית)
|קפיצה לתווית מסוימת אם שני ערכים שווים בערכם
|<code>cmp al, 6</code>{{ש}}<code>je after</code>{{ש}}<code>inc bl</code>{{ש}}<code>:after</code>
|-
|jne label
|1 (פעולה אונארית)
|קפיצה לתווית מסוימת אם שני ערכים לא שווים בערכם
|
|-
|ja label
|1 (פעולה אונארית)
|קפיצה לתווית מסוימת אם הערך הראשון גדול מהשני
|
|-
|jb label
|1 (פעולה אונארית)
|קפיצה לתווית מסוימת אם הערך הראשון קטן מהשני
|
|-
|loop label
|1 (פעולה אונארית)
|לולאה לתווית מסוימת, חוזרת CX פעמים בכך שמורידה

את ערכו כל ריצה ב-1.
|
|}

=== דוגמאות קוד ===
מאקרו למעבר שורה:
<syntaxhighlight lang="asm">
macro move_line
 pusha
 mov dl,10
 mov ah,2
 int 21h
 mov dl,13
 int 21h
 popa
 endm
</syntaxhighlight>מאקרו להדפסת ספרה כתו:
<syntaxhighlight lang="asm">
macro print_digit digit
 pusha
 mov dl,digit
 add dl,30h
 mov ah,2h
 int 21h
 popa
 endm
</syntaxhighlight>

לסיקור מקיף יותר של שפת סף, ניתן לגשת למדריך בוויקיספר העברי.{{הערה|{{קישור כללי|כתובת=https://he.wikibooks.org/wiki/אסמבלי_x86/מבוא_לשפת_אסמבלי|הכותב=|כותרת=מדריך – אסמבלי במעבדי 8086|אתר=|תאריך=}}}}

==ראו גם==
* [[תוכנה - מונחים|מונחים בתוכנה]]
* [[חומרה - מונחים|מונחים בחומרה]]

==קישורים חיצוניים==
{{מיזמים|ויקיספר=אסמבלי x86|שם ויקיספר=אסמבלי|ויקימילון=אסמבלי|ויקימילון 2=שפת סף}}
* [https://web.archive.org/web/19991117144349/http://www.xs4all.nl/~smit/asm01001.htm#memory מדריך לאסמבלי] {{אנגלית}}
* [https://web.archive.org/web/20100427021349/http://cse.proj.ac.il/asembli/index.htm מבוא למערכות מחשב ואסמבלי] {{עברית}}
* {{בריטניקה}}
* {{דף שער בספרייה הלאומית|987007408650105171|שפות סף (מחשבים אלקטרוניים)}}

==הערות שוליים==
{{הערות שוליים}}

{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:שפות תכנות|*]]
[[קטגוריה:תכנות]]
[[קטגוריה:מונחים בתוכנה]]

[[pl:Asembler#Język asemblera]]