Предыдущий урок: Как работает компьютер? Часть 60. Процесс сборки: от текста к машинному коду
Давайте пройдём весь путь от текста до работающей программы по шагам. Это похоже на производственную цепочку на заводе.
Шаг 0: Подготовка (На компьютере уже есть всё необходимое)
Что есть на компьютере до начала работы:
- Установленная ОС (Windows/Linux/macOS). Она — главный менеджер.
- Установленный Ассемблер (например, NASM, MASM, GAS). Это наш переводчик. Он представляет собой готовый исполняемый файл (nasm.exe на Windows или /usr/bin/nasmна Linux).
- Установленный Линковщик (например, ld). Это наш сборщик. Он тоже готовый исполняемый файл.
- Процессор, SSD/HDD, ОЗУ (RAM) — это наше оборудование.
Компьютер не знает что делать с файлом .asm. Файл .asm — это просто текстовый файл, как документ Word или *.txt. Вы говорите компьютеру, что делать. Вы вручную запускаете программу-ассемблер и передаёте ей этот файл в качестве аргумента.
Шаг 1: Запуск Ассемблера (Команда в Терминале)
Действие программиста: Вы открываете терминал и вводите команду:
nasm -f elf64 program.asm -o program.o
- Операционная система слышит команду.
- Операционная система ищет на SSD исполняемый файл nasm по известному ей пути (например, C:\Program Files\NASM\nasm.exe).
- Операционная система загружает машинный код программы nasm с SSD в RAM.
- Операционная система настраивает процессор: Она выделяет ресурсы, подготавливает регистры процессора и передаёт ему управление, указав на первую команду кода nasm в RAM.
- Процессор начинает выполнять код nasm. Он последовательно считывает команды программы nasm из ОЗУ, выполняет их, используя свои регистры для промежуточных вычислений.
Шаг 2: Работа Ассемблера (Трансляция)
Что делает процессор, выполняя код программы nasm:
- Код nasm приказывает: «Прочитай файл program.asm с SSD».
- Процессор выполняет команды ввода-вывода. Данные с SSD читаются и помещаются в RAM.
- Код nasm начинает анализировать текст из RAM. Он берёт первую строку, например, MOV R1, 5.
- Код nasm обращается к своей внутренней таблице соответствий, которая хранится в его данных в ОЗУ. Он ищет, что мнемоника MOV с операндом R1 соответствует машинному коду 0xB8.
- Число 5 конвертируется в двоичный вид (0x05).
- Код nasm приказывает: «Запиши последовательность байтов 0xB8, 0x05, 0x00 в новый файл program.o на SSD».
- Процессор выполняет эту команду, записывая данные через Операционную систему на SSD.
На SSD появляется объектный файл (program.o или program.obj). Это уже машинный код, но ещё не готовый к запуску.
Шаг 3: Линковка (Команда в Терминале)
Вы вводите следующую команду:
ld program.o -o program
Повторяется процесс как в Шаге 1, но теперь вместо nasm загружается и выполняется программа-линковщик ld.
- Код ld читает объектный файл program.o с SSD в RAM.
- Он выполняет свою задачу: подставляет адреса (например, подставляет точный адрес для метки _start), подключает код из стандартных библиотек (если они нужны).
- Код ld формирует готовый исполняемый файл в формате, понятном ОС (ELF для Linux, PE для Windows), и записывает его на SSD как program.
На SSD появляется готовый к запуску исполняемый файл program (или program.exe).
Шаг 4: Запуск Программы
Вы вводите команду:
./program
- Операционная система находит на SSD файл program, распознаёт его как исполняемый
- Операционная система загружает машинный код вашей программы из файла program в RAM.
- Операционная система настраивает процессор: Она выделяет ресурсы, подготавливает регистры и передаёт управление процессору на точку входа — первую команду вашей программы в RAM.
- Процессор начинает выполнять код вашей программы. Он считывает команды 0xB8, 0x05, 0x00... и выполняет их: помещает значение 5 в регистр R1, выполняет сложение и т.д.
Ваша программа работает.
Спасибо за внимание!
Следующий урок: Как работает компьютер? Часть 62. Зачем сегодня нужен ассемблер?
👍 Ставьте лайки если хотите разбор других интересных тем.
👉 Подписывайся на IT Extra на Дзен чтобы не пропустить следующие статьи
________________________________________________________________________👇
Понравилась статья? В нашем Telegram-канале ITextra мы каждый день делимся такими же понятными объяснениями, а также свежими новостями и полезными инструментами. Подписывайтесь, чтобы прокачивать свои IT-знания всего за 2 минуты в день!