Programski jezik niskog nivoa

Programski jezik niskog nivoa je programski jezik koji pruža malo ili nimalo apstrakcije u odnosu na skup instrukcija arhitekture računara. Generalno se ovo odnosi na mašinski ili asemblerski kod. Reč „niskog“ se odnosi na skoro nepostojeću apstrakciju između jezika i mašinskog jezika; i zbog toga, često se za jezike niskog nivoa kaže da su „blizu hardvera“.

Jezici niskog nivoa se mogu konvertovati u mašinski kod bez korišćenja kompajlera ili prevodioca, i rezultujući kod se direktno izvršava na procesoru. Program napisan u jeziku niskog nivoa se može napraviti tako da se jako brzo izvršava, i sa veoma malim memorijskim zauzećem; ekvivalentan program napisan u jeziku visokog nivoa je zahtevniji. Jezici niskog nivoa su jednostavni, ali se smatra da su teški za korišćenje, zbog raznih tehničkih detalja koje treba pamtiti.

Radi poređenja, programski jezik višeg nivoa odvaja semantiku izvršenja arhitekture računara od specifikacije programa, što pojednostavljuje razvoj softvera.

Programski jezici niskog nivoa se mogu podeliti u dve kategorije : prva generacija, i druga generacija.

Mašinski kod

Mašinski kod je jedini jezik koji mikroprocesor može da direktno izvrši (procesira) bez prethodne transformacije. Trenutno, programeri gotovo nikada ne pišu programe direktno u mašinskom kodu, jer zahteva obraćanje pažnje na brojne detalje koje bi jezik visokog nivoa automatski obradio, i takođe zahteva da se napamet znaju ili često proveravaju numerički kodovi za svaku instrukciju koja se koristi. Iz ovog razloga, programski jezici druge generacije pružaju jedan nivo apstrakcije na mašinskom kodu.

Primer: funkcija u 32-bitnom x86 mašinskom kodu za računanje n-tog Fibonačijevog broja:

8B542408 83FA0077 06B80000 0000C383
FA027706 B8010000 00C353BB 01000000
B9010000 008D0419 83FA0376 078BD98B
C84AEBF1 5BC3

Asembler

Za asemblerski jezik se kaže da je jezik niskog nivoa zato što, iako nije maternji jezik mikroprocesora, programer asemblerskog jezika i dalje mora da razume jedinstvenu arhitekturu mikroprocesora (npr. njegove registre i instrukcije). Ove jednostavne instrukcije se onda direktno ugrađuju u mašinski kod. Asemblerski kod može takođe da se apstrahuje na još jedan sloj na sličan način kao što se mašinski kod apstrahuje u asemblerski kod.

Primer: Isti Fibonačijev broj se računa kao u prethodnom primeru, ali u x86 asemblerskom jeziku koristeći sintaksu Majkrosoft makro asemblera:

fib:
    mov edx, [esp+8]
    cmp edx, 0
    ja @f
    mov eax, 0
    ret
    
    @@:
    cmp edx, 2
    ja @f
    mov eax, 1
    ret
    
    @@:
    push ebx
    mov ebx, 1
    mov ecx, 1
    
    @@:
        lea eax, [ebx+ecx]
        cmp edx, 3
        jbe @f
        mov ebx, ecx
        mov ecx, eax
        dec edx
    jmp @b
    
    @@:
    pop ebx
    ret

Programiranje niskog nivoa u jezicima visokog nivoa

Eksperimenti sa hardverskom podrškom u jezicima visokog nivoa u kasnim 1960-im godinama dovela su do toga da jezike poput PL/S, BLIS, BCPL, i proširen ALGOL za Burousove velike sisteme se koriste za programiranje niskog nivoa. Fort takođe ima upotrebu kao sistemski jezik. Međutim, jezik koji je postao dominantan u sistemskom programiranju je C.

Za C se smatra da je programski jezik treće generacije, jer je strukturiran i apstrahuje mašinski kod. Međutim, veliki broj današnjih programera bi mogli reći da je C niskog nivoa, jer mu fali veliki broj funkcija koje su danas standard (nema sakupljača đubreta itd.), praktično podržava samo skalarne operacije, i pruža direktno memorijsko adresiranje. Stoga, ono se lepo uklapa sa asemblerskim jezikom i mašinskim nivoom procesora i mikrokontrolera. Sposobnost C-a da apstrahuje od mašinskog nivoa znači da isti kod može biti kompajliran za različite hardverske platforme; međutim, precizna kontrola na sistemskom nivou je i dalje moguća pod uslovom da željena platforma ima određene specifikacije, npr. linearni memorijski modul, i memorija podeljena na bajtove. Programi u C-u mogu zahtevati određenu količinu „doterivanja“, često implementirano uslovnim kompajliranjem, za različite željene platforme. Proces adaptacije sistemskog programa za različitu platformu je poznato kao portovanje.

Primer: funkcija koja računa n-ti Fibonačijev broj u C-u:

unsigned int fib(unsigned int n)
{
    if (n <= 0)
        return 0;
    else if (n <= 2)
        return 1;
    else {
        int a,b,c;
        a = 1;
        b = 1;
        while (1) {
            c = a + b;
            if (n <= 3) return c;
            a = b;
            b = c;
            n--;
        }
    }
}

Spoljašnje veze

• Članak o programskim jezicima niskog nivoa