Qu’est-ce que le langage machine ?
Le langage machine, également connu sous le nom de code machine, est le langage des machines au niveau le plus bas du logiciel.
Il se compose d’instructions binaires ou hexadécimales qui sont exécutées directement par l’unité centrale de l’ordinateur.
Il est utilisé comme étape finale de la traduction du code de programme, que ce soit dans des langages de haut niveau tels que Java et C++ ou dans un langage d’assemblage de bas niveau.
Chaque architecture d’unité centrale possède également son propre langage machine. Un programme écrit dans un langage machine pour un type d’unité centrale ne fonctionnera pas sur un autre type d’unité centrale.
Spécificités
Les langages machine sont principalement utilisés par des programmeurs spécialisés, notamment dans les systèmes embarqués, les microprogrammes ou spécifiquement lorsque les performances les plus élevées sont requises.
L’avantage des langages machine est qu’ils ne nécessitent pas de traduction pour être compris par l’unité centrale, ce qui réduit le temps d’exécution. En outre, le langage machine permet des solutions de codage très efficaces et personnalisées, car le programmeur a un contrôle total sur le matériel.
Un exemple d’instruction en langage machine est “10110000 01100001”, qui, dans certaines architectures, peut représenter une instruction visant à déplacer la valeur de l’accumulateur de l’unité centrale de traitement vers un emplacement de mémoire spécifique.
Tout ne devrait-il pas être en langage machine ?
Le langage machine présente également des inconvénients notables.
La programmation en langage machine est un processus complexe et fastidieux ; vous pouvez constater qu’il est fastidieux même s’il s’agit d’instructions brutes en binaire ou en hexadécimal. Il est trop difficile pour les humains de le lire, de l’écrire et de le déboguer.
Et bien sûr, il ne possède pas les caractéristiques des langages de haut niveau, telles que les variables, les fonctions, les boucles et les structures de données avancées. Les langages de machine manquent également de portabilité car, comme nous l’avons mentionné plus haut, ils sont liés à une architecture de processeur spécifique.
On ne saurait trop insister sur la complexité de l’écriture en langage machine. Même les tâches les plus simples nécessitent plusieurs étapes. Par exemple, si deux nombres doivent être additionnés et le résultat stocké, le premier nombre doit être chargé dans un registre, le second doit y être ajouté et le résultat doit être stocké en mémoire. Chacune de ces étapes doit être codée manuellement à l’aide des instructions du langage machine de l’unité centrale.
Outre la difficulté de lecture, d’écriture et de débogage, une autre limitation du langage machine est son manque d’évolutivité. Il est pratiquement impossible d’écrire de grands programmes complexes en langage machine en raison du manque d’abstraction. C’est pourquoi des langages de haut niveau ont été développés, qui permettent aux programmeurs d’écrire un code plus facile à comprendre et à gérer, sans avoir à s’occuper de la complexité du matériel.
Qu’est-ce que le langage d’assemblage ?
En corrélation directe avec le langage d’assemblage des machines.
Le langage assembleur est en fait une représentation du langage machine lisible par l’homme. Chaque instruction du langage d’assemblage correspond à chaque instruction du langage machine et est mise en correspondance une à une. Cependant, les instructions d’assemblage sont écrites en texte, ce qui les rend plus compréhensibles pour les programmeurs.
Où le langage machine est-il utilisé exactement ?
L’apogée du langage machine
Les premiers programmeurs manipulaient physiquement des commutateurs ou perforaient des cartes pour entrer le langage machine. Par exemple, les ordinateurs ENIAC des années 1940 étaient programmés à l’aide de tableaux à fiches, comme les anciens standards téléphoniques.
De même, l’ordinateur à induction Apollo, le premier ordinateur à utiliser des circuits intégrés, était entièrement programmé en langage machine. Les programmeurs de l’époque écrivaient manuellement les binaires des opérations qu’ils voulaient que l’ordinateur effectue.
Qu’en est-il aujourd’hui ?
Le langage machine joue un rôle important dans la rétro-ingénierie et l’analyse des logiciels malveillants. Il est important de comprendre le langage machine pour analyser le fonctionnement des logiciels dont le code source n’est pas disponible (en particulier les logiciels malveillants tels que les virus et les ransomwares).
Cela se fait généralement à l’aide de désassembleurs et de débogueurs.
Comment comprendre le langage machine ?
Pour comprendre le langage machine, il faut comprendre les portes logiques de base qui sont les éléments constitutifs des circuits numériques : des portes telles que AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR et XNOR peuvent être utilisées pour manipuler des données binaires. Le fonctionnement de ces portes est conforme aux principes de l’algèbre de Boole, et c’est grâce à ces éléments de base que les CPU sont capables d’effectuer des calculs complexes à partir de simples entrées binaires.
Lorsqu’ils codent en langage machine, les programmeurs représentent souvent le code binaire en notation hexadécimale parce qu’elle est plus courte et plus facile à lire. Par exemple, un octet (8 bits) de données peut être représenté en utilisant seulement deux chiffres hexadécimaux. Ainsi, “10101010” en binaire serait “AA” en hexadécimal.
Conclusion
Le langage machine n’est peut-être pas pratique dans la programmation quotidienne, mais dans le domaine de l’informatique, son importance est absolue. Comprendre le langage machine, c’est aussi comprendre la structure interne des ordinateurs.
Toutefois, si le langage machine présente l’avantage d’un contrôle direct du matériel et d’une exécution rapide, il tend à être généralement évité en raison de sa complexité, de son manque de portabilité et de la difficulté à l’écrire et à le déboguer.
Bien sûr, je ne pense pas que ce soit une bonne idée d’apprendre d’abord le langage machine au lieu de python ou de C++. Cependant, le langage machine restera une partie importante d’une compréhension plus profonde de la façon dont les logiciels interagissent avec le matériel.
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