Programski jezik niskog nivoa

Programski jezik niskog nivoa je vrsta programskog jezika koji omogućava direktnu komunikaciju s hardverom računara, uz minimalnu apstrakciju od arhitekture sistema. Ovi jezici su ključni za razvoj operativnih sistema, ugrađenih sistema i upravljačkih programa (drajvera).

Uvod

Jezici niskog nivoa omogućavaju direktan pristup resursima računara, uključujući memoriju, registre i I/O uređaje. Zbog toga se koriste u situacijama gdje su brzina i efikasnost ključni faktori, poput razvoja operativnih sistema i ugradbenih rješenja.

Osnovne karakteristike

• Bliska povezanost s hardverom – Programi direktno manipulišu memorijom i registarskim operacijama, bez dodatnih slojeva apstrakcije.
• Minimalna apstrakcija – Programerima je omogućeno nisko-nivo upravljanje resursima, što zahtijeva detaljno razumijevanje arhitekture sistema.
• Efikasnost i brzina – Kod se prevodi direktno u mašinski kod, čime se izbjegavaju dodatni slojevi interpretacije.
• Ograničena prenosivost – Programi su često prilagođeni specifičnim arhitekturama procesora.

Vrste programskih jezika niskog nivoa

Mašinski jezik

Mašinski jezik predstavlja niz binarnih instrukcija koje procesor može direktno izvršiti. Svaka instrukcija se zapisuje u binarnom formatu, što ga čini teško čitljivim za programere.

10110000 01100001

Ova instrukcija može značiti "učitaj vrijednost 97 u registar".

Asemblerski jezik

Asemblerski jezik koristi mnemonike umjesto binarnog koda, omogućavajući programerima čitljiviji način pisanja programa. Svaka asembler instrukcija odgovara jednoj mašinskoj instrukciji.

MOV AX, 5
ADD AX, 3

Ovaj kod znači: učitaj vrijednost 5 u registar AX, a zatim dodaj 3.

C jezik (delimično)

Iako C (programski jezik) nije klasičan jezik niskog nivoa, omogućava direktan rad s memorijom pomoću pokazivača i inline asemblera.

#include <stdio.h>

int main() {
    int x = 5;
    int *ptr = &x;
    printf("Vrijednost x: %d\n", *ptr);
    return 0;
}

Napredne tehnike programiranja niskog nivoa

Rad s registrima

Korištenje registara omogućava optimizaciju performansi.

MOV AX, 4
MOV BX, AX
ADD BX, 2

Direktan pristup hardveru

U jezicima niskog nivoa moguće je direktno upravljati I/O uređajima.

MOV AH, 0       ; Servis za čitanje karaktera
INT 16h         ; Interrupt za tastaturu

Interrupti i sistemske operacije

Interrupti omogućavaju procesoru da reaguje na spoljne i unutrašnje događaje.

MOV AH, 0x0E
MOV AL, 'A'
INT 10h

Razlike između x86 i ARM arhitekture

Dva najčešća seta instrukcija u niskonivoznom programiranju su x86 (CISC) i ARM (RISC).

x86 Assembly:

MOV AX, 5
ADD AX, 3

ARM Assembly:

MOV R0, #5
ADD R0, R0, #3

Pisanje bootloadera

Bootloader je prvi program koji se izvršava prilikom pokretanja računara. Piše se u asembleru zbog potrebe za potpunom kontrolom nad hardverom.

BITS 16
ORG 0x7C00

MOV SI, msg
CALL print
JMP $

print:
    MOV AH, 0x0E
next_char:
    LODSB
    CMP AL, 0
    JE done
    INT 0x10
    JMP next_char
done:
    RET

msg: DB 'Hello, World!', 0

TIMES 510 - ($ - $$) DB 0
DW 0xAA55  ; Boot signature

Prednosti i nedostaci

Prednosti	Nedostaci
Velika brzina izvršavanja	Težak za učenje i korištenje
Direktna kontrola nad hardverom	Ograničena prenosivost
Mala potrošnja memorije	Veća mogućnost grešaka
Pogodan za sistemsko programiranje	Veći vremenski zahtjevi pri razvoju

Primjena

Jezici niskog nivoa koriste se u:

• Razvoju operativnih sistema (npr. Unix, Linux, Windows).
• Razvoju drajvera za hardver.
• Programiranju ugrađenih sistema i IoT uređaja.
• Razvoju kompajlera i interpretera.
• Sigurnosnim sistemima koji zahtijevaju niskonivoznu optimizaciju.

Zaključak

Programski jezici niskog nivoa omogućavaju visoku kontrolu nad hardverom, ali su složeniji za programiranje. Njihova primjena je ključna u oblastima gdje su brzina i optimizacija presudni faktori, kao što su operativni sistemi, drajveri i ugrađeni sistemi.

Literatura

• Tanenbaum, A. S. (2016). Structured Computer Organization. Pearson.
• Patterson, D. A., & Hennessy, J. L. (2017). Computer Organization and Design. Morgan Kaufmann.
• Stallings, W. (2019). Computer Organization and Architecture. Pearson.

Vanjski linkovi

• [Low-Level Language - Computer Hope](https://www.computerhope.com/jargon/l/lowlangu.htm)