Spielerisch Assembler lernen
Das Buch "Einführung in die moderne Assembler-Programmierung" von Scot W. Stevenson bietet eine solide Einführung in Assembler auf Basis der RISC-V-Architektur.
(Bild: Semisatch/Shutterstock.com)
- Golo Roden
Endlich ist es so weit – heute stelle ich Ihnen ein Buch vor, auf das ich seit Monaten sehnsüchtig und gespannt gewartet habe. Das Thema des Buches ist für das Jahr 2024 allerdings ein wenig ungewöhnlich, denn es handelt sich um eine Einführung in die moderne Assembler-Programmierung. Vielleicht fragen Sie sich nun, warum Sie sich ausgerechnet mit Assembler beschäftigen sollten, doch dazu gleich mehr. Vor allem geht es mir in diesem Blogpost aber um die Frage, ob sich die Lektüre des Buches meiner Meinung nach lohnt. Legen wir los!
Das Buch heißt "Einführung in die moderne Assembler-Programmierung" und trägt den Untertitel "RISC-V spielerisch und fundiert lernen". Geschrieben wurde es von Scot W. Stevenson und ist im Juli 2024 im dpunkt-Verlag [Anm. d. Red.: Ein Verlag der heise group] erschienen. Der Verlag war so freundlich, mir ein Rezensionsexemplar kostenlos zur Verfügung zu stellen. Es ist uns aber wichtig zu betonen, dass meine Meinung in diesem Blogpost nicht mit dem Verlag abgestimmt ist. Es handelt sich um meine persönliche und ehrliche Einschätzung, und ich erhalte keine Gegenleistung für die Rezension. Das ist uns wichtig offenzulegen, weil eine Rezensionen vertrauenswürdig sein sollte, und das nur dann gewährleistet ist, wenn ich frei sagen kann, was mir gefällt und was nicht. Das nur kurz vorab.
Warum ausgerechnet Assembler?
Bevor wir nun ins Buch einsteigen, vielleicht erst noch kurz die Frage: Warum sollte man sich im Jahr 2024 ausgerechnet mit Assembler-Programmierung beschäftigen? Gibt es da nichts Wichtigeres? Genau diese Frage stellt auch der Autor im Vorwort:
"Ein modernes Buch über Assembler-Programmierung, was soll das denn?"
Der Autor ist sich also bewusst, dass das Thema durchaus erklärungsbedürftig ist. Er schreibt, dass es zum einen diejenigen gebe, die im Studium dazu gezwungen würden, sich mit Assembler zu beschäftigen. Zum anderen gebe es aber auch diejenigen, die der Meinung seien, dass das Verständnis von Assembler zu einem besseren Verständnis für Computer an sich führen würde. Beides sind durchaus legitime Gründe, das Buch zu lesen, aber: Das Buch ist vor allem für eine dritte Zielgruppe geschrieben – nämlich für diejenigen, die Spaß daran haben, in die Interna abzutauchen und aus Neugier und Wissensdurst verstehen möchten, wie die Dinge unter der Haube funktionieren. Ich finde, das ist eine schöne und ehrliche Beschreibung, von der ich mich durchaus angesprochen fühle.
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Nicht alles, was man lernt, muss meiner Meinung nach immer einen direkten Nutzen haben. Es macht zumindest mir auch sehr viel Spaß, mich mit gewissen Dingen um ihrer selbst willen zu beschäftigen, und Nullen und Einsen gehören für mich definitiv dazu. Insofern fördert das Buch vielleicht nicht direkt Ihre Karriere, aber es könnte Ihren intellektuellen Spieltrieb ansprechen und vielleicht sogar Ihren Horizont erweitern. Unabhängig davon glaube ich aber auch, dass ein gewisses Verständnis von Assembler dazu führt, die Maschine, mit der wir alle uns täglich beschäftigen, besser zu verstehen.
Mein Bezug zu Assembler
Ich selbst habe vor vielen Jahren einmal versucht, x86-Assembler zu lernen. Über ein paar Grundlagen verfüge ich daher, aber wirklich tief bin ich nie eingestiegen. Allerdings habe ich großen Respekt davor, wenn jemand Assembler wirklich beherrscht. Im März hatte ich in einem unserer Livestreams eine Entwicklerin zu Gast, die mit mir gemeinsam den Assembler-Quellcode des Computerspiels "Prince of Persia" analysiert hat. Genauer gesagt, hat sie den Code analysiert und ich habe interessiert Fragen dazu gestellt. Das fand ich sehr spannend, und genau daran knüpft dieses Buch inhaltlich perfekt an. Mit anderen Worten: Falls Sie den Livestream gesehen haben und er Ihnen gefallen hat, dürfte auch das Buch Ihr Interesse wecken und Ihren Geschmack treffen.
Nun aber endlich zum Buch: Es hat etwas mehr als 250 Seiten (es ist also eher kompakt) und ist in 25 Kapitel gegliedert, die sich über fünf Teile erstrecken. Der erste Teil behandelt zunächst eine Reihe von Grundbegriffen und grundlegenden Konzepten: Wie funktionieren negative Zahlen im Binärsystem? Was ist ein Register? Was ist der Unterschied zwischen der CPU und der ALU? Was ist CISC, was ist RISC, was ist ein Opcode, was ein Mnemonic?
Die Maschine als Grundlage
Auf den ersten rund 70 Seiten geht es also darum, eine gemeinsame Sprache und ein grundlegendes Verständnis für die Ebene zu schaffen, auf der man mit Assembler arbeitet, mit der man aber im Alltag nicht so oft in Berührung kommt. Vieles kannte ich von vor zig Jahren, trotzdem fand ich es spannend, es noch einmal zu lesen, weil es ein guter Überblick war. Schön herausgearbeitet wird, dass Assembler zwar prinzipiell überall ähnlich ist, die konkrete Umsetzung aber stark von der Prozessorarchitektur und dem zugehörigen Befehlssatz abhängt. Das Buch behandelt den offenen RISC-V-Standard, zeigt aber anhand von Beispielen auch, wie Dinge auf anderen Architekturen gelöst werden. Das vermittelt gut, dass man mit Assembler auf zwei Ebenen arbeitet, nämlich einer abstrakt-konzeptionellen Ebene sowie einer technisch-konkreten Ebene, die sich von Prozessor zu Prozessor unterscheidet.
Der zweite Teil startet anschließend mit einem Überblick über die einzelnen Module von RISC-V. Dabei geht es um die zur Verfügung stehenden Register, die Wortgröße, die Adressierungsarten und dann vor allem um den tatsächlichen Befehlssatz. Hier werden relativ zügig die diversen Befehle vorgestellt und erklärt, beginnend bei einfachen Aufgaben wie dem Laden und Speichern von Daten, über das Rechnen bis hin zu Vergleichen, Bedingungen und Schleifen. Auch Pseudo-Befehle und Spezialfälle werden angesprochen, sowie der interne Aufbau der Befehle. Dieser Teil geht also tief in die Materie hinein, und das ist zugleich eine Stärke und eine Schwäche des Buches: Einerseits erhält man nämlich einen kompletten Überblick über die RISC-V-Befehle, andererseits ist dieser Abschnitt eher eine Referenz als ein Lehrbuch. Man liest es, übt es aber nicht, was dazu führt, dass man später im Buch zurückblättern und ständig hin- und herspringen muss.
Clean Code mit Assembler
In Teil drei geht es dann um die Vertiefung des bis dahin Gelernten, indem man die Grundbausteine zu größeren Einheiten zusammenfügt. Natürlich könnte man dies auch auf naive Weise tun, aber es empfiehlt sich, hier von erfahreneren Entwicklerinnen und Entwicklern zu lernen. Dabei geht es um Themen wie:
- Wie schreibe ich effizienten Code?
- Wie strukturiere ich Vergleiche und Verzweigungen?
- Wie schreibe ich Schleifen?
- Wie implementiere ich Multiplikation und Division?
- Wie integriere ich Systemaufrufe in Assembler und wie interagiere ich mit der Standard-C-Bibliothek?
Ein wenig schwierig fand ich in diesem Teil die gewählte Reihenfolge der Kapitel, die etwas willkürlich wirkt. Im Großen und Ganzen passt es aber trotzdem, denn es handelt sich letztlich ohnehin um ein Sammelsurium diverser Best Practices, die keine natürliche Reihenfolge aufweisen.
Ab in die Praxis!
Damit sind dann auch schon 85 bis 90 Prozent des Buches gelesen, aber es gibt noch zwei weitere Teile: In Teil vier geht es um konkrete Projekte. Dieser Teil umfasst allerdings nur 25 Seiten für sage und schreibe zwei Projekte. Tatsächlich ist das für mich die größte Schwäche des Buches: Die Praxis kommt viel zu kurz. Für ein Buch mit dem Untertitel "RISC-V spielerisch und fundiert lernen" fehlt mir der spielerische Aspekt. Die ersten 225 Seiten erklären praktisch die Grammatik und Vokabeln einer neuen Fremdsprache, aber man kommt erst am Ende dazu, einen einfachen Satz zu sagen. Das finde ich schade, da hätte ich mir einen praxisorientierteren Aufbau gewünscht. Denn das Buch hat viel Potenzial, und ich finde, Assembler ist ein spannendes Thema, aber ich möchte es eben nicht nur theoretisch erlernen, sondern auch praktisch anwenden können.
Und damit wir uns hier nicht falsch verstehen: Das Buch ist nicht schlecht, aber als Lehrbuch eben nur bedingt geeignet. Es ist eher eine Referenz zum Nachschlagen, mit einem ausführlichen Teil über sauberes Programmieren in Assembler. Ich hatte nur eben aufgrund des Titels eher etwas anderes erwartet.
Teil fünf schließlich umfasst gerade einmal die letzten zehn Seiten. Es geht um typische Fehler, guten Stil und weiterführende Links. Insofern ist es kein echter fünfter Teil, sondern eher ein Anhang.
Lohnt sich die Lektüre?
Was bleibt? Wer sich für Assembler interessiert, wissen will, wie ein Computer und insbesondere der Prozessor intern funktioniert, und wer sich nicht scheut, sich mit einem eher low-leveligen Thema auseinanderzusetzen, und außerdem viel eigenen Spieltrieb mitbringt, kann durchaus großen Spaß an dem Buch haben. Wer aus den genannten Gründen etwas mehr über Assembler lernen, aber lieber stärker an die Hand genommen werden möchte, findet in dem Buch vielleicht nicht ganz das Richtige. Nichtsdestotrotz ist es ein gutes Buch.
(mai)
