Giriş

Öğrenme Çıktıları

Yazılım

Yazılım

Yazılım

Programlama Dilleri: Seviyeler

Yazılım · Adım adım

Aynı İşlem Üç Seviyede: x = a + b

MOV AX, [a]     ; a'yı AX yazmacına yükle
ADD AX, [b]     ; AX = AX + b
MOV [x], AX     ; sonucu x'e yaz

A1 00 02        ; MOV AX, [0200h]
03 06 02 02     ; ADD AX, [0202h]
A3 04 02        ; MOV [0204h], AX

Makine Dili

Makine Dilleri

• 0 ve 1'lerden oluşan en alt seviyeli dildir; işlemci yalnızca bunu anlar.
• Tamamen işlemciye ve donanıma bağımlıdır: 8086 için yazılan makine kodu ARM'da çalışmaz.
• İlk genel amaçlı elektronik bilgisayarlardan ENIAC (1945), kablolar ve anahtarlarla doğrudan donanım üzerinde programlanıyordu.
• Günümüzde
  • her işlemci ailesinin kendine özgü bir makine dili (komut kümesi) vardır,
  • okuması ve yazması pratik olmadığı için doğrudan kullanılmaz.
• Çevirici diller makine diline bağımlılığı azaltır ve daha insan dostu bir programlama sağlar.

Makine Dili

Örnek Bir Makine Dili Tasarımı

Makine Dili

Örnek Program: Alanları Ayırmak

Onaltılık karşılıkları: 11h, 3Bh, 46h, 00h.

Makine Dili · Kodu adım adım çalıştır

Kod İzleme: Örnek Makine Programı

0001 0001   ; ADD R0, R1 → R0 ← R0 + R1
0011 1011   ; AND R2, R3 → R2 ← R2 AND R3
0100 0110   ; OR  R1, R2 → R1 ← R1 OR R2
0000 0000   ; HALT

Makine Dili · Etkileşimli

Kodlayıcı ve Çözücü

Üstteki seçimleri değiştir (kodlama) ya da sağdaki kutuya 8 bit yaz (çözme). 0101–1111 işlem kodları bu tasarımda tanımsızdır.

Makine Dili

Makine Dili: Artılar ve Eksiler

Çevirici Diller

Çevirici (Assembly) Diller

• Her makine komutu, akılda kalır bir anımsatıcıyla (mnemonic) yazılır: 10110000 00000101 yerine MOV AL, 5.
• Farklı işlemci mimarilerine ve komut kümelerine göre tasarlanır: Intel x86, Motorola 68000, ARM, PIC, AVR için ayrı çevirici diller vardır.
• Mikrodenetleyicilere özel çevirici diller gömülü sistemlerde ve elektronik uygulamalarda sıkça kullanılır.
• Bir işlemci ailesi içinde uyumu sağlar ve donanım özelliklerinden en iyi şekilde yararlanmayı amaçlar.
• Kaynak kodu makine diline çeviren programa çevirici (assembler) denir.

Çevirici Diller

Kaynak Koddan Çalışan Programa

Çeviricinin liste (listing) çıktısı, her satırın adresini ve makine kodunu yan yana gösterir:

Adres   Makine kodu   Kaynak
0100    B4 09         mov ah, 09h
0102    BA 0C 01      mov dx, offset mesaj
0105    CD 21         int 21h
0107    B8 00 4C      mov ax, 4C00h
010A    CD 21         int 21h
010C    4D 65 72 ...  mesaj db 'Merhaba!$'

emu8086 bu adımları tek tuşla yapar ve COM/EXE dosyasını doğrudan üretir.

Çevirici Diller

Bir Assembly Satırının Yapısı

Çevirici Diller

Çeviriciler ve Sözdizimleri

; Intel:  hedef, kaynak
mov eax, 5
add eax, [ebx+4]

# AT&T:  kaynak, hedef
movl $5, %eax
addl 4(%ebx), %eax

Çevirici Diller · Kodu adım adım çalıştır

x86 Assembly: Linux (32 bit, NASM)

section .data
hello  db 'Merhaba, Linux!', 10
len    equ $ - hello     ; = 16 bayt
section .text
global _start
_start:
  mov eax, 4     ; sys_write
  mov ebx, 1     ; stdout
  mov ecx, hello ; dizgenin adresi
  mov edx, len   ; bayt sayısı
  int 0x80       ; çekirdeği çağır
  mov eax, 1     ; sys_exit
  xor ebx, ebx   ; çıkış kodu 0
  int 0x80

Kaynakta sabit 15 bayt yazılıyordu; “Merhaba, Dünya!” metninde ü harfi UTF-8'de 2 bayt olduğundan (16 bayt) “!” kesiliyordu. equ $ - hello uzunluğu çeviriciye hesaplatır.

Çevirici Diller

Sistem Çağrısı Nasıl Çalışır?

Çevirici Diller · Kodu adım adım çalıştır

x86 Assembly: DOS (emu8086, COM)

org 100h          ; COM programı
mov ah, 09h       ; DOS 09h: dizge yaz
lea dx, mesaj     ; DS:DX = adres
int 21h           ; DOS hizmetini çağır
mov ax, 4C00h     ; DOS 4Ch: sonlandır
int 21h
mesaj db 'Merhaba, DOS!$'

Kaynaktaki sürümde dizge 0 ile bitiyordu ve veri kodun önündeydi; 09h hizmeti '$' sonlandırıcı bekler ve öndeki veri komut gibi çalıştırılırdı. AL'nin de sıfırlanması için mov ax, 4C00h kullanıldı.

Çevirici Diller

x86 Assembly: Windows (Win32 API, NASM)

extern MessageBoxA    ; user32.dll
extern ExitProcess    ; kernel32.dll

section .data
mesaj db 'Merhaba, Windows!', 0

section .text
global _start
_start:
    push 0          ; uType = MB_OK
    push mesaj      ; lpCaption (başlık)
    push mesaj      ; lpText (metin)
    push 0          ; hWnd = NULL
    call MessageBoxA
    push 0          ; uExitCode = 0
    call ExitProcess

Çevirici Diller · Kodu adım adım çalıştır

Kod İzleme: Parametreler Yığına

extern MessageBoxA
extern ExitProcess
section .data
mesaj db 'Merhaba...', 0
section .text
global _start
_start:
  push 0       ; uType
  push mesaj   ; lpCaption
  push mesaj   ; lpText
  push 0       ; hWnd
  call MessageBoxA
  push 0       ; uExitCode
  call ExitProcess

Çevirici Diller

Motorola 68000 Assembly: Amiga

    move.l  4.w,a6         ; a6 = ExecBase
    lea     dosname(pc),a1 ; kütüphane adı
    moveq   #0,d0          ; herhangi bir sürüm
    jsr     -552(a6)       ; OpenLibrary()
    tst.l   d0
    beq.s   cik            ; açılamadı → çık
    move.l  d0,a6          ; a6 = DOSBase
    jsr     -60(a6)        ; Output() → d0
    move.l  d0,d1          ; dosya tanıtıcısı
    move.l  #mesaj,d2      ; dizgenin adresi
    moveq   #16,d3         ; bayt sayısı
    jsr     -48(a6)        ; Write(d1,d2,d3)
    move.l  a6,a1
    move.l  4.w,a6
    jsr     -414(a6)       ; CloseLibrary()
cik moveq   #0,d0          ; dönüş kodu 0
    rts
dosname dc.b 'dos.library',0
mesaj   dc.b 'Merhaba, Amiga!',10

Kaynaktaki sürüm A6'ya 14 ve 20 sabitlerini yükleyip oraya atlıyordu (geçersiz adres) ve ayrıcalıklı STOP komutuyla bitiyordu; AmigaOS'un exec/dos kütüphane çağrılarıyla düzeltildi.

Çevirici Diller

ARM Assembly: Linux (32 bit, GNU as)

    .data
mesaj:  .ascii "Merhaba, ARM!\n"
uzun = . - mesaj       @ 14 bayt

    .text
    .global _start
_start:
    mov  r7, #4        @ sys_write
    mov  r0, #1        @ stdout
    ldr  r1, =mesaj    @ dizgenin adresi
    mov  r2, #uzun     @ bayt sayısı
    svc  #0            @ çekirdeği çağır
    mov  r7, #1        @ sys_exit
    mov  r0, #0        @ çıkış kodu
    svc  #0

Düzeltmeler: GNU as'ta db değil .ascii kullanılır; “Merhaba, ARM!” 13 karakterdir, kaynaktaki 15 bayt dizgenin dışını yazıyordu.

Çevirici Diller

PowerPC (PPC) Assembly: Linux (32 bit)

    .data
mesaj:  .ascii "Merhaba, PowerPC!\n"
uzun = . - mesaj        # 18 bayt

    .text
    .globl _start
_start:
    li   0, 4           # r0 = sys_write
    li   3, 1           # r3 = stdout
    lis  4, mesaj@ha    # r4 = adres (üst)
    addi 4, 4, mesaj@l  #    + alt yarı
    li   5, uzun        # r5 = bayt sayısı
    sc                  # çekirdeği çağır
    li   0, 1           # r0 = sys_exit
    li   3, 0           # r3 = çıkış kodu
    sc

Kaynaktaki sürümde hizmet numarası r4'e, adres olarak yığın işaretçisi (r1) r5'e konuyordu; Linux PPC çağrı kuralına göre düzeltildi.

Çevirici Diller

Aynı “Merhaba”, Altı Ortam

Yüksek Seviyeli Diller

Yüksek Seviyeli Diller

Yüksek Seviyeli Diller · Adım adım

Derleme Süreci (C, gcc)

Tek komutla: gcc tekcift.c -o tekcift. Ara assembly'yi görmek için gcc -S -masm=intel tekcift.c.

Yüksek Seviyeli Diller · Derlenen

Derlenen Diller

• Kaynak kod çalışmadan önce derleyici tarafından bütünüyle incelenir.
• Derlenmiş kod doğrudan işlemcide çalıştığı için daha hızlıdır.
• Tip ve sözdizimi hataları derleme aşamasında tespit edilir.

Yüksek Seviyeli Diller · Kodu adım adım çalıştır

Görev: 1'den n'ye Tek/Çift — C

#include <stdio.h>

int main() {
    int number;
    printf("Bir sayi girin: ");
    scanf("%d", &number);
    for (int i = 1; i <= number; i++) {
        if (i % 2 == 0) {
            printf("%d sayisi bir cift sayidir.\n", i);
        } else {
            printf("%d sayisi bir tek sayidir.\n", i);
        }
    }
    return 0;
}

Yüksek Seviyeli Diller · Derlenen

C++

#include <iostream>

int main() {
    int number;
    std::cout << "Bir sayi girin: ";
    std::cin >> number;
    for (int i = 1; i <= number; i++) {
        if (i % 2 == 0) {
            std::cout << i << " sayisi bir cift sayidir."
                      << std::endl;
        } else {
            std::cout << i << " sayisi bir tek sayidir."
                      << std::endl;
        }
    }
    return 0;
}

Yüksek Seviyeli Diller · Derlenen (ara koda)

C#

using System;

class Program {
  static void Main() {
    Console.Write("Bir sayi girin: ");
    int number = int.Parse(Console.ReadLine());
    for (int i = 1; i <= number; i++) {
      if (i % 2 == 0) {
        Console.WriteLine($"{i} sayisi bir cift sayidir.");
      } else {
        Console.WriteLine($"{i} sayisi bir tek sayidir.");
      }
    }
  }
}

Yüksek Seviyeli Diller · Derlenen (bytecode)

Java

import java.util.Scanner;

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    System.out.print("Bir sayi girin: ");
    int number = scanner.nextInt();
    for (int i = 1; i <= number; i++) {
      if (i % 2 == 0) {
        System.out.println(i + " sayisi bir cift sayidir.");
      } else {
        System.out.println(i + " sayisi bir tek sayidir.");
      }
    }
  }
}

Yüksek Seviyeli Diller · Derlenen

Go

package main

import "fmt"

func main() {
    var number int
    fmt.Print("Bir sayi girin: ")
    fmt.Scan(&number)
    for i := 1; i <= number; i++ {
        if i%2 == 0 {
            fmt.Printf("%d sayisi bir cift sayidir.\n", i)
        } else {
            fmt.Printf("%d sayisi bir tek sayidir.\n", i)
        }
    }
}

Yüksek Seviyeli Diller · Derlenen

Rust

use std::io;

fn main() {
    let mut input = String::new();
    println!("Bir sayi girin:");
    io::stdin().read_line(&mut input)
        .expect("okuma hatasi");
    let number: i32 = input.trim().parse()
        .expect("cevirme hatasi");
    for i in 1..=number {
        if i % 2 == 0 {
            println!("{} sayisi bir cift sayidir.", i);
        } else {
            println!("{} sayisi bir tek sayidir.", i);
        }
    }
}

Yüksek Seviyeli Diller · Derlenen

Fortran

program Main
    implicit none
    integer :: number, i
    write(*,*) 'Bir sayi girin:'
    read(*,*) number
    do i = 1, number
        if (mod(i, 2) == 0) then
            write(*,*) i, ' sayisi bir cift sayidir.'
        else
            write(*,*) i, ' sayisi bir tek sayidir.'
        end if
    end do
end program Main

Yüksek Seviyeli Diller · Derlenen

Ada

with Ada.Text_IO;         use Ada.Text_IO;
with Ada.Integer_Text_IO; use Ada.Integer_Text_IO;

procedure Main is
   Number : Integer;
begin
   Put ("Bir sayi girin: ");
   Get (Number);
   for I in 1 .. Number loop
      Put (I, Width => 0);
      if I mod 2 = 0 then
         Put_Line (" sayisi bir cift sayidir.");
      else
         Put_Line (" sayisi bir tek sayidir.");
      end if;
   end loop;
end Main;

Yüksek Seviyeli Diller · Yorumlanan

Yorumlanan Diller

Yüksek Seviyeli Diller · Yorumlanan

Python

# Kullanıcıdan girdi alma
number = int(input("Bir sayi girin: "))

# 1'den number'a kadar sayıları kontrol et
for i in range(1, number + 1):
    if i % 2 == 0:
        print(f"{i} sayisi bir cift sayidir.")
    else:
        print(f"{i} sayisi bir tek sayidir.")

Yüksek Seviyeli Diller · Yorumlanan (JIT)

JavaScript

// Kullanıcıdan girdi alma
let number = Number(prompt("Bir sayi girin:"));

// 1'den number'a kadar sayıları kontrol et
for (let i = 1; i <= number; i++) {
    if (i % 2 === 0) {
        console.log(i + " sayisi bir cift sayidir.");
    } else {
        console.log(i + " sayisi bir tek sayidir.");
    }
}

Yüksek Seviyeli Diller · Yorumlanan

Ruby

# Kullanıcıdan girdi alma
print "Bir sayi girin: "
number = gets.chomp.to_i

# 1'den number'a kadar sayıları kontrol et
for i in 1..number do
  if i % 2 == 0
    puts "#{i} sayisi bir cift sayidir."
  else
    puts "#{i} sayisi bir tek sayidir."
  end
end

Yüksek Seviyeli Diller · Yorumlanan

PHP

<?php
// Kullanıcıdan girdi alma
echo "Bir sayi girin: ";
$number = (int) trim(fgets(STDIN));

// 1'den number'a kadar sayıları kontrol et
for ($i = 1; $i <= $number; $i++) {
    if ($i % 2 == 0) {
        echo $i . " sayisi bir cift sayidir.\n";
    } else {
        echo $i . " sayisi bir tek sayidir.\n";
    }
}
?>

Yüksek Seviyeli Diller · Yorumlanan

Perl

use strict;
use warnings;

# Kullanıcıdan girdi alma
print "Bir sayi girin: ";
my $number = <STDIN>;
chomp $number;

# 1'den number'a kadar sayıları kontrol et
for my $i (1..$number) {
    if ($i % 2 == 0) {
        print "$i sayisi bir cift sayidir.\n";
    } else {
        print "$i sayisi bir tek sayidir.\n";
    }
}

Yüksek Seviyeli Diller · Yorumlanan

MATLAB

% Kullanıcıdan girdi alma
number = input('Bir sayi girin: ');

% 1'den number'a kadar sayıları kontrol et
for i = 1:number
    if mod(i, 2) == 0
        fprintf('%d sayisi bir cift sayidir.\n', i);
    else
        fprintf('%d sayisi bir tek sayidir.\n', i);
    end
end

Yüksek Seviyeli Diller

Aynı Program, On Dört Dil

Yüksek Seviyeli Diller

Derlenen, Yorumlanan, Hibrit

Köprü · Kodu adım adım çalıştır

Aynı Görev 8086 Assembly ile (n = 3)

org 100h
       mov  cx, 1       ; i = 1
dongu: cmp  cx, 3       ; i ile n karşılaştır
       ja   bitti       ; i > n ise bitir
       mov  dl, cl
       add  dl, '0'     ; rakam → ASCII
       mov  ah, 02h
       int  21h         ; DL'yi yaz
       test cl, 1       ; en düşük bit
       jnz  tek         ; 1 ise tek
       lea  dx, cift_m
       jmp  yaz
tek:   lea  dx, tek_m
yaz:   mov  ah, 09h
       int  21h         ; dizgeyi yaz
       inc  cx          ; i++
       jmp  dongu
bitti: ret
tek_m  db ' sayisi bir tek sayidir.',0Dh,0Ah,'$'
cift_m db ' sayisi bir cift sayidir.',0Dh,0Ah,'$'

Özet

Özet

• Yazılım donanımı yönetir; işletim sistemi temel yazılımdır, programlama dilleri yazılım geliştirmek için kullanılır.
• Makine dili işlemcinin tek anladığı dildir: işlem kodu ve işlenen alanlarından oluşan ikili komutlar; donanıma tamamen bağımlıdır.
• Çevirici dil makine komutlarını anımsatıcılarla yazar; çevirici ve bağlayıcı ile çalıştırılabilir dosyaya dönüşür. Kod hem işlemciye hem işletim sistemine bağlıdır (int 0x80, int 21h, DLL çağrısı, svc, sc).
• Derlenen diller (C, C++, Go, Rust, Fortran, Ada) önceden makine koduna çevrilir: hızlı, ama platforma özgü.
• Yorumlanan diller (Python, JavaScript, Ruby, PHP, Perl, MATLAB) çalışırken işlenir: hızlı geliştirme, taşınabilir kaynak, daha yavaş çalışma. Java/C# ara kod + JIT ile ikisinin arasındadır.
• Yüksek seviyedeki for/if, assembly'de karşılaştırma + koşullu atlama olarak gerçeklenir.

Özet

Alıştırmalar

1. Örnek makine dilinde SUB R3, R0 ve OR R0, R2 komutlarını ikili ve onaltılık olarak kodlayın.
2. 0010 0111 komutunu çözün. R1 = 9, R3 = 4 ise sonuç nedir?
3. Bu tasarımda kaç farklı işlem kodu tanımlanabilir? Yazmaç sayısını 8'e çıkarmak için komut biçimi nasıl değişmeli?
4. DOS programında dizge sonundaki '$' unutulursa ne olur?
5. Linux örneğinde len elle 15 yazılsaydı ekrana ne çıkardı?
6. Windows örneğinde parametreler neden ters sırada itilir? call'dan hemen sonra ESP kaçtır?
7. Java neden “derlenen” ya da “yorumlanan” diye tek kelimeyle sınıflanamaz?

Özet

Kaynaklar

• Tanenbaum ve Bos, Modern Operating Systems, 3. baskı, Pearson.
• Brey, The Intel Microprocessors, 8. baskı, Pearson.
• Irvine, Assembly Language for x86 Processors, 7. baskı, Pearson.
• NASM belgeleri (nasm.us) ve GNU Binutils as kılavuzu.
• Ralf Brown's Interrupt List (DOS INT 21h hizmetleri); Microsoft Win32 API belgeleri (MessageBoxA, ExitProcess).
• emu8086 belgeleri ve 8086 komut kümesi başvurusu.