アセンブリ言語について。

質問

＞2進数の羅列では人間にはあまりに読み書きしにくいからです。
＞それを命令単位に区切って、英単語を元にした名前を与えたのが、
＞アセンブリ言語です。 ニーモニックとは、その命令の名前の事です。

簡潔に要点がまとまっている、すばらしい説明ですね。その通りです。
これで理解できないなら、追加の説明のしようがありません。
(なお、このように、他人の発言は引用符を付けて引用すると、わかりやすくなります。是非そうしてください。)

まあ具体例を挙げるならこんな感じ。

(機械語データ) (アセンブリ言語)
b8 57 61 6b 61 mov $0x616b6157,%eax
53 push %ebx
50 push %eax
ba 04 00 00 00 mov $0x4,%edx
bb 01 00 00 00 mov $0x1,%ebx
b8 04 00 00 00 mov $0x4,%eax
89 e1 mov %esp,%ecx
cd 80 int $0x80
58 pop %eax
31 c0 xor %eax,%eax
5b pop %ebx
c3 ret

人間がCPUを直接動かすプログラムを書こうとするとき、アセンブリ言語を使って書きます(右側の部分)。

mov $0x616b6157,%eax
push %ebx
push %eax
mov $0x4,%edx
mov $0x1,%ebx
mov $0x4,%eax
mov %esp,%ecx
int $0x80
pop %eax
xor %eax,%eax
pop %ebx
ret

そしてこれをアセンブルすると、1対1対応した機械語のデータ列が出来ます。
それが

b8 57 61 6b 61
53
50
ba 04 00 00 00
bb 01 00 00 00
b8 04 00 00 00
89 e1
cd 80
58
31 c0
5b
c3

この部分。

機械語には改行なんてありませんから、実際は一連の

b8 57 61 6b 61 53 50 ba 04 00 00 00 bb 01 00 00 00 b8
04 00 00 00 89 e1 cd 80 58 31 c0 5b c3

と言うデータ列になります。
これをCPUが実行していきます。

相当熟練した人で無ければ、このデータ列を見るだけでプログラム構造を理解する、というわけに行きません。

なので、人間が機械語レベルでプログラミングする際には、アセンブリ言語を使います。

※この回答のプログラムはこちらから引用しました。
＞31バイトでつくるアセンブラプログラミング アセンブラ短歌の世界
＞https://book.mynavi.jp/support/pc/4946/c01_assembra.pdf
で、機械語データは、なぜ、0と 1だけではないのでしょうか？教えていただけないでしょうか？すみません。

回答No.7

A1200hd40 · ベストアンサー

>機械語データは、なぜ、0と 1だけではないのでしょうか？

実際は2進データであっても、「ヒト」にとっては「見づらい」ので16進数や8進数に変換して、圧縮表記します。

人間の目は機械のようにいきませんから、紛らわしい表記だと、普通に間違いが出ます。
64bitの2進データは、64文字使います。
64個の0/1を、きちんと順番を間違えずに記述するのは困難です。
（当たり前ですが、間違うと期待通りに動きません）
16bitなら4桁、32bitなら8桁、64bitなら16桁の16進で事足ります。
（ちなみに8bitで1Byteです)

その昔は、雑誌に機械語ダンプリストが載ることも在ったのですよ。
マシン語モニタって、恐ろしく単純なプログラム使って打ち込んでくやつ。

こういう時にバイナリ(2進)表記だと、ページ数が相当ムダになりますよね。
それから0/1のビット列表記を入力することを考えてみてください。
そのうち目がチカチカしてきて、桁数数えるのにも疲れてしまい、頭もおかしくなってきます。

16進数は、0~9までの数字と、a~fまでのアルファベットで表現されます。
16進数の0fは10進数では15です。
16進の10は、10進では16です。

16進数等の表記に直すのは、「ヒト」のため、少しでも小さく表記して、なおかつ、間違わないようにするためです。

補足

16bitなら4桁、32bitなら8桁、64bitなら16桁の16進で事足ります。
（ちなみに8bitで1Byteです)
なぜ、こうなるのでしょうか？教えていただけないでしょうか？すみません。

回答No.9

ballville

>相当熟練した人で無ければ、このデータ列を見るだけでプログラム構造を理解する、というわけに行きません

８ビットパソコン時代のキッズたちの多くは、普通にそういうことをやっていたんですが。

お小遣いでアセンブラを入手することは簡単ではないので、
ハンドアセンブルといって、方眼紙にニーモニックやオペランドを書き込んで、ニーモニック表と首っ引きで、人間アセンブラをやっていました。

そうこうするうちに、自然とニーモニックと機械語の対応を覚えたものです。

回答No.8

chachaboxx

16進表記も２進表記も実行内容は同じです。
人が読みやすく理解しやすい表記に変換するだけのことであって、拘る本質はそこにはありません。

列挙された単純命令をいかに効率よく早く処理するかはどちらかというとコンパイラーの仕事になりますが、そもそもそんな処理が本当に必要なのかどうかは、人にしか判断できませんが、AIが進化すればそうでもないかもしれませんね。

回答No.6

hahaha8635

スイッチ　を　入れるか　入れないかです

まず　トランジスタ　から始まります

https://detail-infomation.com/bipolar-transistor/
2種類あるのですが　理解しやすいNPN型だけ理解してください

3本あしがでていて
Cにプラス-Eにマイナス　につながっています
通常は電気が流れず　ベースに電気を流すと　C-E間に電気が流れます

電気を流していないとき　を　０　
電気を流しているとき　　を　１　とします

それを組み合わせて　論理回路　というのが作られます
http://www.gxk.jp/elec/musen/1ama/H14/html/H1404A08_.html

A　と　B　という信号を　D　という答えにして返す回路です

これらをまた組み合わせて
加算器
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8A%A0%E7%AE%97%E5%99%A8
などの　四則計算機　や

フリップフロップ
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%83%AA%E3%83%83%E3%83%97%E3%83%95%E3%83%AD%E3%83%83%E3%83%97
などの　メモリが考え出されました

電気の流れで計算ができるようにしました

1ビット　一つの電気信号だけでは　わかりにくいということで
4ﾋﾞｯﾄ1-10を表せる　ものをひとまとまり　にして　考え出され

４ビットに　それぞれ　命令の意味を乗せ

CPU4004になりました
http://www.st.rim.or.jp/~nkomatsu/intel4bit/i4004.html

やがてそれは
8008
8086
・・・
となり
現在のCPUになります

なので
すべては電気を流しているか流していないをを
クロックベースで処理していくので
0or1なのです

回答No.5

_kappe_

>機械語データは、なぜ、0と 1だけではないのでしょうか？

2進数とか16進数について調べてください。質問文に引用されている機械語データは16進数で書かれています。

2進数は数字の各桁を0と1の2種類だけで表します。10進数の5は2進数だと101、10進数の14は2進数だと1110です。
2進数だと桁数が大きくなって読みづらいので、代わりに16進数（各桁を0〜9とA〜Fの16種類で表す、アルファベット部分は大文字でも小文字でも意味は違わない）を使うことがよくあります。16は2の4乗であるため、16進数の1桁でちょうど2進数の4桁を表せるからです。たとえば10進数の154を2進数で表すと10011010の8桁ですが、これを4桁ずつに1001 1010と区切って16進数に直せば9Aの2桁になります。2進数と16進数の間の変換は16パターンを覚えればいいだけなので簡単です。

質問文に引用されている機械語データの最後にあるc3は2進数に書き直せば11000011です。

回答No.4

t_ohta

＞　で、機械語データは、なぜ、0と 1だけではないのでしょうか？教えていただけないでしょうか？すみません。

CPUは電気がONかOFFかの2つの状態の違いで動作しています。
その電気がONかOFFかを記録上人間が判りやすく表現するために0と1と表現したからです。
これを二進数と呼んでいます。

↓これを読むとCPUの仕組みが理解できると思いますよ
https://books.rakuten.co.jp/rb/1598842/

回答No.3

chie65535

＞で、機械語データは、なぜ、0と 1だけではないのでしょうか？

コンピュータ内部では「オフ」と「オン」、「ローレベル」と「ハイレベル」つまり「０」と「１」だけです。

例えば
mov $0x616b6157,%eax
は
1011100001010111011000010110101101100001
というオンとオフの羅列でメモリに記憶されます。

でも、０と１の羅列では「人間が見て判りにくい」ので、16進数で表記する事にしました。

人間が見て判りやすいくする為だけに、以下のように２進数4桁（４ビット）を１６進数１桁で表したのです。
0000 ⇒ 0
0001 ⇒ 1
0010 ⇒ 2
0011 ⇒ 3
0100 ⇒ 4
0101 ⇒ 5
0110 ⇒ 6
0111 ⇒ 7
1000 ⇒ 8
1001 ⇒ 9
1010 ⇒ A
1011 ⇒ B
1100 ⇒ C
1101 ⇒ D
1110 ⇒ E
1111 ⇒ F

そして、１６進数２桁分、つまり「８ビット分」を「１バイト」とする事にしました。これも「人間が見て判りやすくする為」です。

なので
1011100001010111011000010110101101100001
というオンオフの羅列を、2進数として扱い、その２進数を１６進数で表せば
b8 57 61 6b 61
という５バイトになる訳です。

この「１６進数で表記する」のは「人間が判りやすくするため」なので、コンピュータそのものには何の意味もありません。

では、何のために「人間が判りやすくするため」なのかと言うと、昔のコンピュータでは、アセンブラが生成した機械語コードを「人間が手作業でメモリに書き込みする必要があったから」です。

「人間が手作業でメモリに書き込みする」時に、２進数の羅列のままでは、１桁ズレたり、１桁見落としたり、ミスが増えます。

それに、０と１だけでは「紙に書いた時に、スペースを食い過ぎる」という理由もあります。

なので、ミスを減らすため「２進数８個分、つまり、１６進数２桁分を、16進表記のままメモリに書き込む」ように工夫をしました。

その為、アセンブラでコード生成する時に「生成したコードを16進表記で併記する」ようになったのです。

生成したコードを直接にコンピュータのメモリに格納して、その場で実行するだけなら、16進表記でコードを表記する必要はありません。

表記するのは、あくまでも「人間が見て、判りやすくするため」です。コンピュータそのものにはまったく不必要なのです。

アセンブラも、高級言語も、16進数表記も、すべて「人間が見た時に、理解しやすいようにするため」なのです。

コンピュータ内部では、人間に理解しやすくする必要は無いので「オフとオンの羅列」だけで、何の問題もありません。

本当は、オフとオン、ローとハイの羅列だけで、何の問題もないのです。

回答No.2

bardfish

>機械語データは、なぜ、0と 1だけではないのでしょうか？
0と1だけですよ。
2進数って聞いたことありますか？
2進数だと人間が理解しやすい形式(文字のことですね)にしたときに長大な字数になってしまうので1桁の2進数をビットと呼ぶことにして、ビットをある程度まとめて8進数とか16進数に「置き換え」たものを使用しているのが一般的です。
複数桁の2進数を10進数や16進数に直す計算方法はちょっと調べればすぐ見つかるので説明は省きます。パソコンやスマホの電卓アプリの中には変換する機能が備わったものもあります。個人的には関数電卓の方が手軽で使いやすいです。

ついでに、文字コード(ANKとかASCIIコード、JISやS-JIS)も通常は16進表記が一般的です。2進数で表記されたら無駄に長ったらしくなってプログラムのコードとして埋め込む場合も無駄でミスしやすい。

と、ここまで書いていて気づいたのですが･･･
2進数で表記するとミスしやすく、ミスが発覚してもミスした場所を見つけにくくなってしまうというのもありますね。

基本的には「人間の都合に合わせて変化してきた」のが理由だと思います。

回答No.1

wormhole

>機械語データは、なぜ、0と 1だけではないのでしょうか？

0と1だけですよ。
それを4こ、8こ、16こ、32こ、64ことまとめて扱って表現できる幅を増やしてるだけで。
ふだん扱ってる数字だって0～9の10個しかないけど、それを2こ、3こ組み合わせることで10とか100とか表現してるでしょ？

と書きましたけど、今までの経緯から、あなたが正直理解できる気はしていません。
たぶん理解するには色々基礎知識が足りてないです。