Un langage de bas niveau, également appelé langage natif de l’ordinateur ou langage assembleur/d’assemblage, est un langage de programmation plus proche du matériel et de ses composants. Contrairement à un langage de haut niveau, tel que Java ou Python, utilisé pour le développement de logiciels, les codes de bas niveau offrent des abstractions minimales par rapport aux instructions de la machine. Les langages de programmation de bas niveau sont toutefois incroyablement rapides et économes en matière de mémoire. Les programmeurs préfèrent utiliser ces langages pour écrire des codes optimisés afin de concevoir des systèmes.
Langage de bas niveau ou langage de haut niveau ?
Pour clarifier, vous avez besoin des deux types de langages pour développer des logiciels qui fonctionnent bien. Un moyen simple de faire la différence entre les deux consiste à déterminer le nombre d’actions déclenchées par une instruction dans une langue spécifique. Par exemple, une déclaration dans un langage de bas niveau fait généralement référence à une seule instruction pour l’ordinateur.
Inversement, une déclaration écrite dans un langage de haut niveau peut entraîner de multiples actions et interactions pour l’ordinateur. Bien qu’il s’agisse d’une simplification excessive, on peut classer le niveau d’un langage en fonction du nombre d’instructions par instruction de codage : plus la langue est capable d’instructions, plus son niveau est élevé.
Les langages de bas niveau sont égalemet plus faciles à comprendre pour les ordinateurs, mais plus difficiles à lire pour l’homme. Inversement, les langages de haut niveau sont plus faciles à lire pour l’homme, mais plus difficiles à comprendre pour l’ordinateur. C’est pourquoi les langages de bas niveau sont beaucoup plus rapides et efficaces : votre ordinateur comprend mieux ce que vous lui demandez de faire.
Types de langages de bas niveau
Langage machine
Le langage machine se compose de bits binaires, c’est-à-dire les « 0 » et les « 1 » qui vous sont plus familiers. C’est le langage le plus proche du matériel, chaque instruction effectuant une tâche particulière et mineure. Dans les premiers temps de la programmation, les ingénieurs utilisaient le langage machine pour construire l’architecture d’un logiciel spécifique.
Son inconvénient évident est sa nature fastidieuse. Le développement d’un programme en langage machine nécessite une attention particulière pour suivre une séquence : une mauvaise combinaison de « 0 » ou de « 1 » peut entraîner un bug ou un dysfonctionnement important.
Langage d’assemblage
Le langage d’assemblage utilise des moyens mnémontechniques, des symboles ou des codes au lieu de séquences binaires brutes. Il interagit toujours directement avec le matériel, mais permet aux programmeurs de se souvenir plus facilement d’instructions spécifiques. Ces représentations symboliques des instructions sont appelées « codes opération » (ou opcodes). Par exemple, ADD A, B, SUB, MUL, etc., pourraient représenter une séquence binaire, telle que 10001011. Le langage d’assemblage est utilisé pour développer des systèmes d’exploitation et d’autres programmes qui nécessitent un accès direct au matériel.
Il convient de noter que chaque ordinateur peut avoir son propre langage d’assemblage, de sorte que les programmeurs doivent toujours utiliser un programme spécial appelé « assembleur » pour traduire ces codes en langage machine.
Bien que le langage d’assemblage soit beaucoup plus facile à comprendre pour l’homme que le langage machine, il nécessite néanmoins des connaissances approfondies en matière d’architecture informatique et de programmation.
Exemples de langages de bas niveau
- Langage d’assemblage (x86). Il s’agit du langage de bas niveau le plus couramment utilisé pour les architectures basées sur Intel ou compatibles avec Intel. x86 vous permet d’accéder directement aux composants matériels et de les manipuler.
- Langage de description du matériel (HDL). Le HDL est principalement utilisé pour concevoir des processeurs, des unités centrales et d’autres types de circuits numériques. Ce langage permet de décrire le comportement des circuits électriques.
- Assembleur MIPS. Le langage MIPS (microprocessor without interlocked pipeline stages) est essentiellement utilisé pour écrire des programmes qui doivent être exécutés sur des processeurs MIPS. C’est un langage populaire dans les environnements académiques, souvent utilisé par les universités pour initier les étudiants aux langages de programmation en général. GitHub a même publié son guide du programmeur en langage d’assemblage MIPS à l’intention des étudiants et des passionnés de programmation.
- Assembleur ARM. Ce langage est devenu de plus en plus populaire pour les systèmes embarqués, les appareils mobiles, les applications IdO et les systèmes basés sur Linux. Son architecture est un ordinateur à jeu d’instructions réduit (RISC) qui permet aux programmeurs d’exécuter plus rapidement plusieurs instructions informatiques.
Avantages des langages de bas niveau
- Les langages de bas niveau sont généralement beaucoup plus efficaces, car ils utilisent moins de ressources système pour exécuter les instructions.
- Les programmeurs ont plus de contrôle sur leurs appareils, leurs périphériques et les ressources du système.
- Parce qu’ils manquent d’abstractions, les langages de bas niveau ont moins de couches entre le programmeur et le matériel, ce qui réduit le risque de mauvaise communication ou de mauvaise traduction.
- Ces langages peuvent être utilisés pour implémenter des dispositifs de sécurité à un niveau très bas.
- Vous pouvez manipuler directement les registres et la mémoire de l’ordinateur.
Inconvénients des langages de bas niveau
- La maîtrise et l’écriture de leur syntaxe sont beaucoup plus complexes que pour les langages de haut niveau.
- Les langages de bas niveau dépendent de la machine et ne sont pas portables.
- Le risque d’erreur humaine est beaucoup plus élevé.
- En raison de leur complexité, les langages de bas niveau sont souvent associés à une faible productivité de la programmation.
- Les codes de bas niveau sont généralement étroitement liés à une architecture matérielle spécifique, ce qui oblige les programmeurs à connaître le langage de bas niveau de plusieurs machines s’ils travaillent dans une entreprise informatique dotée de plusieurs ordinateurs.
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