Hợp ngữ là gì? Cách phân biệt giữa hợp ngữ và các ngôn ngữ bậc cao

Ngôn ngữ lập trình có thể được chia thành ba loại: ngôn ngữ máy, hợp ngữ và ngôn ngữ bậc cao. Nội dung dưới đây sẽ giúp bạn trả lời câu hỏi hợp ngữ là gì và cách để phân biệt giữa hợp ngữ và các ngôn ngữ bậc cao một cách đơn giản và dễ hiểu nhất. Đặc biệt, các bạn sinh viên mới bắt đầu học lý thuyết về ngôn ngữ lập trình cần phải nắm chắc kiến thức nền tảng quan trọng này. Cùng FUNiX tìm hiểu thông tin chi tiết trong bài viết dưới đây!

• Ngôn ngữ lập trình bậc cao và bậc thấp là gì?
• Cách phân biệt giữa ngôn ngữ máy và ngôn ngữ lập trình bậc cao

Trong lĩnh vực lập trình máy tính, thuật ngữ “hợp ngữ” (assembly language) và các “ngôn ngữ bậc cao” là hai khái niệm quan trọng mà bất kỳ lập trình viên nào cũng cần phải hiểu rõ. Hợp ngữ và ngôn ngữ bậc cao đều là các công cụ được sử dụng để lập trình máy tính, nhưng chúng khác nhau về mức độ trừu tượng, dễ sử dụng và khả năng tương thích với phần cứng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu vào khái niệm hợp ngữ, đặc điểm của nó, cũng như cách phân biệt hợp ngữ với các ngôn ngữ bậc cao.

1. Hợp ngữ là gì?

Hợp ngữ, hay còn gọi là “assembly language”, là một ngôn ngữ lập trình cấp thấp được sử dụng để viết các chương trình cho máy tính. Nó gần gũi với mã máy (machine code) mà các vi xử lý có thể hiểu và thực thi, nhưng dễ đọc hơn so với mã máy thuần túy. Mỗi câu lệnh trong hợp ngữ tương ứng với một hoặc vài mã máy mà vi xử lý có thể thực thi trực tiếp.

Đặc điểm của hợp ngữ:

• Cấp thấp: Hợp ngữ là một ngôn ngữ lập trình cấp thấp, gần gũi với phần cứng của máy tính. Các lệnh hợp ngữ trực tiếp điều khiển các thành phần phần cứng như bộ vi xử lý, bộ nhớ, và các thiết bị ngoại vi.
• Mỗi lệnh tương ứng với mã máy: Hợp ngữ sử dụng các ký tự, từ khóa ngắn gọn (mnemonics) để đại diện cho các mã máy. Ví dụ, lệnh “MOV” trong hợp ngữ có thể đại diện cho một lệnh di chuyển dữ liệu trong bộ vi xử lý.
• Cấu trúc đơn giản: Mặc dù hợp ngữ dễ hiểu hơn mã máy, nó vẫn có cấu trúc rất đơn giản, không có các tính năng nâng cao như các ngôn ngữ bậc cao. Mỗi câu lệnh trong hợp ngữ chỉ thực hiện một hành động rất cơ bản, chẳng hạn như sao chép dữ liệu, cộng hai số, hay thay đổi vị trí con trỏ bộ nhớ.

>>> Xem thêm: Học lập trình bao nhiêu tiền và một số điều bạn cần biết về lập trình

2. Lịch sử phát triển của hợp ngữ

Hợp ngữ ra đời trong những năm 1940 và 1950 khi các lập trình viên cần một cách hiệu quả để viết các chương trình cho máy tính điện tử, vì các máy tính đầu tiên không hỗ trợ các ngôn ngữ lập trình bậc cao. Hợp ngữ giúp các lập trình viên có thể sử dụng các câu lệnh dễ hiểu thay vì phải làm việc trực tiếp với các mã máy. Tuy nhiên, hợp ngữ vẫn có giới hạn vì nó đòi hỏi người lập trình phải có hiểu biết sâu sắc về phần cứng máy tính và vi xử lý.

Nếu muốn sử dụng hợp ngữ để viết chương trình hiệu quả, người lập trình cần có hiểu biết tốt về kiến ​​trúc máy tính và cấu trúc thanh ghi. Một trình biên dịch đặc biệt được gọi là trình hợp dịch được sử dụng để chuyển đổi các lệnh của hợp ngữ thành mã máy hoặc mã đối tượng.

Câu lệnh hợp ngữ có bốn phần – nhãn, ghi nhớ, toán hạng, nhận xét. Nhãn và nhận xét là tùy chọn, còn phép ghi nhớ là lệnh được thực thi và toán hạng là tham số của lệnh. Hợp ngữ cũng hỗ trợ macro – một tập hợp các hướng dẫn được đặt tên. Nó có thể được sử dụng ở những nơi khác trong chương trình.

Một số ví dụ về câu lệnh hợp ngữ như sau:

• MOV SUM, 50: Lệnh này sao chép giá trị 50 vào biến SUM.
• THÊM VALUE1,20: Lệnh này thêm 20 vào biến VALUE1
• ADD AH, BH: Lệnh này sao chép nội dung của thanh ghi AH để đăng ký BH.
• INC COUNT: Lệnh này thêm một vào biến COUNT.
• AND VALUE1,100: Lệnh này thực hiện thao tác AND trên các biến VALUE1 và 100.
• MOV AL, 20: Lệnh này sao chép giá trị 20 vào thanh ghi AL

Trong hệ thống thời gian thực, có thể có các sự kiện yêu cầu CPU phải hành động ngay lập tức. Các sự kiện này là các chương trình con đặc biệt và còn được gọi là các chương trình dịch vụ ngắt (ISR). Hợp ngữ rất hữu ích cho lập trình ISR.

2. Ngôn ngữ bậc cao và ngôn ngữ máy là gì?

Con người có thể hiểu các ngôn ngữ lập trình cấp cao như Java, C, C ++, Python. Các lập trình viên không cần phải hiểu sâu về cấu trúc bên trong CPU mà vẫn có thể sử dụng ngôn ngữ lập trình cấp cao trên. Bởi lẽ, họ chỉ tuân theo một số quy tắc nhất định, tương tự như việc học ngữ pháp tiếng Anh vậy đó. 

Tuy nhiên, máy tính chỉ có thể nhận dạng ngôn ngữ máy, chứ không thể hiểu được ngôn ngữ lập trình bậc cao. Do đó, các chương trình này phải được chuyển đổi thành một ngôn ngữ mà máy tính có thể hiểu được qua trình biên dịch hoặc trình thông dịch.

Ngôn ngữ máy bao gồm các chữ số nhị phân là 0 và 1. Máy tính là một thiết bị điện tử kỹ thuật số, vì vậy nó phải sử dụng một hệ thống nhị phân cho các hoạt động. Chữ số 1 đại diện cho trạng thái đúng/trạng thái bật, và số 0 đại diện cho trạng thái sai/trạng thái tắt. Cách chuyển đổi chương trình từ ngôn ngữ bậc cao sang ngôn ngữ máy phụ thuộc vào CPU.

>>> Xem thêm: Hợp ngữ là gì? Cách phân biệt giữa hợp ngữ và các ngôn ngữ bậc cao

3. Phân biệt giữa hợp ngữ và các ngôn ngữ bậc cao

Mặc dù hợp ngữ và các ngôn ngữ bậc cao đều có thể được sử dụng để viết chương trình máy tính, nhưng chúng có nhiều sự khác biệt cơ bản về cách thức hoạt động và ứng dụng.

Cấp độ trừu tượng:

• Hợp ngữ: Như đã nói, hợp ngữ là một ngôn ngữ cấp thấp, gần gũi với mã máy. Mỗi câu lệnh trong hợp ngữ tương ứng với một thao tác đơn giản mà vi xử lý có thể thực hiện trực tiếp. Điều này có nghĩa là người lập trình cần phải hiểu rõ cách mà phần cứng hoạt động và các yêu cầu của từng vi xử lý cụ thể.

• Ngôn ngữ bậc cao: Các ngôn ngữ bậc cao như Python, Java, C++, JavaScript, v.v. là các ngôn ngữ lập trình cấp cao hơn nhiều. Những ngôn ngữ này trừu tượng hóa rất nhiều chi tiết phần cứng, giúp lập trình viên không cần phải lo lắng về các vấn đề như bộ vi xử lý hay quản lý bộ nhớ. Các ngôn ngữ bậc cao cho phép lập trình viên viết mã dễ dàng, sạch sẽ và dễ bảo trì.

Khả năng tương thích và di động:

• Hợp ngữ: Một chương trình viết bằng hợp ngữ chỉ có thể chạy trên một loại vi xử lý hoặc một kiến trúc phần cứng cụ thể. Mã hợp ngữ được biên dịch trực tiếp thành mã máy, và mỗi loại vi xử lý có một tập lệnh (instruction set) riêng biệt. Do đó, chương trình hợp ngữ không thể di chuyển dễ dàng giữa các nền tảng phần cứng khác nhau.

• Ngôn ngữ bậc cao: Các chương trình viết bằng ngôn ngữ bậc cao thường có tính di động cao hơn, có thể chạy trên nhiều nền tảng phần cứng khác nhau mà không cần thay đổi mã nguồn. Điều này là nhờ vào các trình biên dịch hoặc máy ảo (virtual machine) mà ngôn ngữ bậc cao sử dụng.

Dễ dàng sử dụng và bảo trì:

• Hợp ngữ: Viết chương trình bằng hợp ngữ đòi hỏi lập trình viên có kiến thức vững về phần cứng và cách thức hoạt động của vi xử lý. Hợp ngữ cũng có thể rất khó bảo trì vì mã nguồn rất dài và khó đọc, đặc biệt khi các chương trình phức tạp hơn.

• Ngôn ngữ bậc cao: Ngược lại, các ngôn ngữ bậc cao cung cấp các cấu trúc dữ liệu phức tạp và cú pháp dễ hiểu, giúp lập trình viên dễ dàng viết, đọc và bảo trì mã nguồn. Các ngôn ngữ này cũng hỗ trợ các tính năng như xử lý lỗi, quản lý bộ nhớ tự động và các thư viện hỗ trợ mạnh mẽ.

Hiệu suất và tối ưu hóa:

• Hợp ngữ: Do gần gũi với phần cứng, hợp ngữ có thể tối ưu hóa hiệu suất rất cao, điều này đặc biệt quan trọng trong các hệ thống nhúng hoặc khi lập trình cho các vi xử lý với tài nguyên hạn chế. Lập trình viên có thể kiểm soát chính xác các tài nguyên của hệ thống, điều này mang lại hiệu suất tối đa.

• Ngôn ngữ bậc cao: Các ngôn ngữ bậc cao, mặc dù dễ sử dụng hơn, nhưng đôi khi không tối ưu về hiệu suất như hợp ngữ. Các trình biên dịch và máy ảo của ngôn ngữ bậc cao có thể thêm overhead (chi phí tài nguyên) vào chương trình, làm cho nó chạy chậm hơn so với các chương trình viết bằng hợp ngữ.

>>> Xem thêm: Từ A-Z chương trình học FUNiX – Mô hình đào tạo lập trình trực tuyến số 1 Việt Nam

Trên đây là cách phân biệt hợp ngữ và ngôn ngữ bậc cao mà FUNiX đã tổng hợp và khái quát lại. Hy vọng kiến thức trên hữu ích cho quá trình học lập trình của các bạn và chúc bạn học tốt!

>>> Nếu bạn đang có nhu cầu tìm hiểu về khóa học lập trình đi làm ngay. Hãy liên hệ với FUNiX ngay tại đây:

>>> Xem thêm chuỗi bài viết liên quan:

FUNiX – Học lấy bằng đại học trực tuyến giá trị ngang bằng đại học chính quy

5 điều có thể bạn chưa biết về học lập trình trực tuyến FUNiX

Review khóa học trực tuyến FUNiX FPT đang được nhiều bạn trẻ lựa chọn

FUNiX đào tạo lập trình trực tuyến cung cấp nhân sự tập đoàn FPT

5 Điểm đáng chú ý tại khóa học lập trình trực tuyến FPT – FUNiX

Phạm Thị Thanh Ngọc