المجمع هو نوع من برامج الكمبيوتر التي تترجم البرامج المكتوبة بلغة التجميع إلى لغة الآلة والتعليمات البرمجية والتعليمات التي يمكن تنفيذها بواسطة وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر. يُطلق على البرنامج المترجم اسم برنامج الكائن، ويُعرف البرنامج الذي يقوم بالترجمة باسم المجمع.
أصول وتطور المجمع
تعود أصول المجمع إلى الأيام الأولى للحوسبة، وبشكل أكثر تحديدًا في منتصف القرن العشرين. تم إنشاء أول مجمع معروف، SOAP (برنامج التجميع الأمثل الرمزي)، في عام 1951 لجهاز الكمبيوتر IBM 650. استخدمت هذه الآلة المميزة أسطوانة مغناطيسية دوارة لتخزين البيانات والبرامج، وتم تطوير SOAP لجعل برمجة هذه الآلة أسهل وأكثر كفاءة.
مع تطور تكنولوجيا الحوسبة، تطور المجمعون أيضًا. وسرعان ما أصبحت أكثر تطورًا، وتضم ميزات مثل المرافق الكلية والتجميع المشروط. في أوائل الستينيات، قدمت شركة IBM أول مجمع ماكرو، والذي سمح للمبرمجين بتحديد التعليمات لمجموعة من عبارات لغة التجميع، مما أدى إلى زيادة كفاءة الترميز بشكل كبير.
استكشاف المجمع في العمق
يقوم المجمع بترجمة لغة التجميع، وهي لغة برمجة منخفضة المستوى تتوافق بشكل وثيق مع كود الآلة ولكنها تستخدم تمثيلات رمزية، إلى كود آلة قابل للتنفيذ. تتضمن هذه العملية عادةً خطوتين:
- أول إجتياز: يقوم المجمع بمسح الكود المصدري لبرنامج لغة التجميع بحثًا عن أي تسميات (على سبيل المثال، المتغيرات أو الوظائف)، ويخزنها في جدول رموز مع عناوين الذاكرة الخاصة بها.
- التمريرة الثانية : يقوم المجمع بعد ذلك بترجمة تعليمات التجميع إلى رمز الجهاز، باستخدام جدول الرموز لاستبدال أي تسميات بعناوين الذاكرة المقابلة لها.
كل بنية وحدة المعالجة المركزية لها لغة التجميع الخاصة بها، ومن ثم المجمع المقابل لها. تم تصميم بناء جملة لغة التجميع وعملياتها لتوفير مراسلات فردية بين تعليمات لغة الآلة ونظيراتها الرمزية في لغة التجميع.
الأعمال الداخلية للمجمع
يعمل المجمع على مرحلتين: الأولى تسمى مرحلة التحليل، والثانية هي مرحلة التركيب.
- مرحلة التحليل: يقرأ المجمع ويفسر البرنامج المصدر سطرًا تلو الآخر. خلال هذه المرحلة، يقوم بإنشاء جدول يربط كل تسمية رمزية بمكافئها الثنائي. يُعرف هذا الجدول بجدول الرموز.
- مرحلة التوليف: في هذه المرحلة، يقوم المجمّع بقراءة البرنامج المصدر مرة أخرى. ومع ذلك، هذه المرة، يقوم بترجمة البرنامج بأكمله إلى تعليمات الآلة، واستبدال الرموز بقيمها الفعلية كما هو محدد في جدول الرموز.
يقوم المجمع أيضًا بتحليل المراجع الرمزية، ويتعامل مع وحدات الماكرو، ويتضمن، وفي النهاية، يقوم بإنشاء ملفات الكائنات وسرد الملفات.
الميزات الرئيسية للمجمع
- كفاءة: يقوم المجمعون بإنشاء كود منخفض المستوى محسن وفعال يعمل بشكل أسرع ويستخدم ذاكرة أقل من برامج اللغات عالية المستوى.
- الوصول إلى الأجهزة: تسمح لغة التجميع بالتلاعب المباشر بالأجهزة، مما يتيح إنشاء برامج النظام مثل أنظمة التشغيل وبرامج تشغيل الأجهزة.
- يتحكم: يوفر تحكمًا كاملاً في موارد النظام، وهو مفيد في الوقت والتطبيقات المهمة للموارد.
- البرمجة الرمزية: تحسين إمكانية قراءة لغة الآلة عن طريق استبدال رموز الآلة الرقمية بمعرفات رمزية.
أنواع مختلفة من المجمعين
يتم تصنيف المجمعات عادة إلى نوعين:
-
المجمعات ذات المرور الواحد: تأخذ هذه المجمعات الكود المصدري كمدخل وتقوم بتحليله في مسار واحد. يقومون بإنتاج رمز الكائن مباشرة في حالة عدم العثور على أخطاء. تتضمن الأمثلة مجمع PAL لـ PDP-8.
-
مجمعات ثنائية المسار: تقوم هذه المجمعات بفحص الكود المصدري مرتين. الممر الأول مخصص لتعريف الرموز والممر الثاني مخصص لترجمة البرنامج المصدر إلى رمز الكائن. تقع غالبية المجمعات ضمن هذه الفئة.
استخدام المجمع والمشاكل والحلول
يُستخدم المجمع بشكل شائع لتطوير برامج النظام، بما في ذلك أنظمة التشغيل والمترجمين وبرامج تشغيل الأجهزة. يتم استخدامه أيضًا لتطوير الألعاب والهندسة العكسية، وكذلك في الأنظمة المدمجة نظرًا لقدرته على الوصول مباشرة إلى موارد الأجهزة والتحكم في النظام.
على الرغم من هذه الفوائد، فإن استخدام المجمّع يأتي مصحوبًا بالتحديات:
- تعقيد: الكتابة بلغة التجميع معقدة وعرضة للأخطاء، وتتطلب فهمًا عميقًا للأجهزة.
- قابلية التنقل: لغة التجميع خاصة بالأجهزة، مما يعني أنها غير قابلة للنقل بين أنواع مختلفة من المعالجات.
- صيانة: يصعب فهم رمز لغة التجميع وصيانته وتصحيح أخطائه مقارنة باللغات عالية المستوى.
غالبًا ما تتضمن حلول هذه المشكلات استخدام لغات عالية المستوى حيثما أمكن ذلك واستخدام لغة التجميع فقط للأجزاء الخاصة بالأجهزة أو الأجزاء الهامة للأداء من التعليمات البرمجية.
مقارنة المجمع بأدوات مماثلة
| أداة | مستوى اللغة | قابلية التنقل | سرعة | التحكم في الأجهزة |
|---|---|---|---|---|
| المجمع | مستوى منخفض | خاص بالأجهزة | الأسرع | مباشر |
| مترجم | مستوى عال | في كثير من الأحيان المحمولة | سريع | غير مباشر |
| مترجم | مستوى عال | في كثير من الأحيان المحمولة | بطيء | غير مباشر |
وجهات النظر المستقبلية المتعلقة بالمجمع
على الرغم من أن اللغات عالية المستوى تستخدم بشكل أكثر شيوعًا اليوم نظرًا لسهولة قراءتها وقابليتها للنقل، إلا أن الحاجة إلى لغة التجميع والمجمعات ليست قديمة على الإطلاق. في برمجة الأنظمة، وتطوير الألعاب، والمجالات التي تكون فيها السرعة واستخدام الموارد أمرًا بالغ الأهمية، لا يزال المجمعون يتمتعون بالسيطرة.
قد تشهد أيضًا الاتجاهات الناشئة مثل أجهزة إنترنت الأشياء، حيث تكون الموارد محدودة، زيادة في استخدام المجمع. بالإضافة إلى ذلك، في مجال الأمن السيبراني، يعد فهم لغة التجميع أمرًا أساسيًا للهندسة العكسية للبرامج الضارة أو التحقق من سلامة النظام.
الخوادم الوكيلة والمجمع
يمكن للخوادم الوكيلة تحسين الأمان أو تصفية الطلبات أو حفظ النطاق الترددي عن طريق تخزين النتائج مؤقتًا. في حين أن اللغات عالية المستوى تستخدم عادة لتنفيذ هذه اللغات، إلا أنه يمكن استخدام لغة التجميع عندما يكون الأداء العالي أمرًا بالغ الأهمية. يمكن أن تساعد لغة التجميع في تحسين الأجزاء المهمة من تنفيذ الخادم الوكيل، مما يضمن الحد الأدنى من زمن الوصول واستخدام الموارد.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يساعد فهم لغة التجميع في تحليل وتخفيف الهجمات ذات المستوى المنخفض على الخوادم الوكيلة، مثل هجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت.
روابط ذات علاقة
يجب أن تكون هذه المقالة بمثابة مقدمة للمبادئ والتطبيقات الأساسية للمجمع. مع تطور التكنولوجيا، سيستمر مجال لغة التجميع والمجمعات في التكيف وخدمة الأدوار الحاسمة في المجالات التي تكون فيها السيطرة والكفاءة ذات أهمية قصوى.
