组合语言的艺术

                                                                             组合语言的艺术

    我个人对此感受极为深切，我原是个十足的外行，1978年第一次接触电脑，曾以不到两周的时间，就学会电脑操作，并应用「培基语言」设计完成“仓颉输入”程式。当时我认为培基语言易学易用，是电脑上最好的工具。
    后来，我开始用培基语言设计“仓颉向量组字”程式，每秒可生成两个字，当时与我合作的宏基公司建议我采用组合语言，他们说组字程式速度要快，培基语言不能胜任。如改用组合语言，效率可提高十倍，由此开始了我与组合语言的不解之缘。1979年９月我们正式推出了由国人自行设计、具有完整的电脑功能、可运用数万中文字的“天龙中文电脑”。
    宏基公司动用了三位资深工程师，采用 Z80 MCZ系统，以六个月的时间完成了向量组字及系统程式，记忆空间占60KB，处理速度每秒约组成30字。
    这是我首次发现到组合语言的威力，深究之下，才理解到电脑的全部工作原理。简单说来，组合语言就是组合电脑所有功能的控制指令，利用它，就可以直接控制电脑。
    其他高阶语言，只是让人省事，用一些格式化的手续，把人的想法化为过程的指令，这种情形就相当于为了迁就开车的人，建了密如蛛 的高速公路。本来走路只要几分钟就可到达的地方，以车代步的结果，反而需要耗费半个小时。
    1980年，我决定自己动手，又重新设计了一套字数较多，字形较美观的组字程式。只用了三个月的时间，结果不仅记忆空间缩小了三分之一，速度也快了十倍，达到每秒 300字。这个产品，就是1苹果机上用的「汉卡」。
    1983年，再经分析，我发现以往写的程式很不精简，技术也不成熟。我坚信中文字形在电脑上的应用，将是中国文化存亡兴衰的根本因素，不仅值得投注自己的时间及精力，且也有此必要。所以我又拋掉了一切，重头设计，加入更多的变化参数，并根据人的辨识原理，设计成第三代至第五代等多种字形产生器。每一代之间，速度都明显地提高，功能也不断加强。在这样一再重覆的摸索中，尝试了各种可行的途径，充份认识了组合语言的特性及长处。
    由于组合语言灵活无比的特性，我发现它就如同画家的画笔一般，只为了牟利，可以用它画成各种廉价速成的商品；一旦投入自己的理想与心智，画笔就不再只是一枝笔，而成为人心与外界的界面，画出的作品立时升华成为艺术，进入一个更高的境界！
    1985年，我再次重新设计规划，采用人的智能原则，把人写字、认字的观念化为资料结构，程式只是用来阐释资料、控制电脑的界面。该字库的字形可做到无级次放大缩小，字体、字型皆能任意变化 (每字可以产生数亿种变形) 。而且除了现今各种字典已收的六万余字外，还可以组成完全符合中文规则的新字六百万个，足敷未来新时代新观念的发挥应用。
    不仅如此，组字速度又提高了，每秒可以组成 30*30的字形两千个！当然现在用的是15mhz 80286 ，比以往的4.75 mhz的z80 已经快了近六倍。但是，改良后的新程式，其功能的增加，处理过程的繁杂性已远非当年可比。
    这些成果，用了很多特殊的资料结构技巧，不可能经由高阶语言来完成。既然用组合语言所制作的程式能一再大幅度地改进，这就说明了组合语言的弹性极大，效率相去千里。如不痛下苦功钻研，程式写完，能执行就算了事，又怎能领悟其中奥妙
    所以，我并不认为组合语言祗是一种程式语言而已，它是一种创造艺术品的工具，它能赋与无知无觉的电子机器一种「生命」，由无知进而有知，由有知而生智慧。通过对组合语言的研究探索，我整理出一些规律，写成这本书，以便于理解及应用。但是，要真正将组合语言发展成为艺术，尚有待青年朋友们继续努力，在这个资讯时代，开拓出一片崭新的天地。
    无意义的音符能编成美妙的音乐，无规律的色彩可幻化为缤纷的世界，为什么电脑的机器指令，不能架构出资讯的理性天地
    这就是艺术，作为艺术家，就必须奉献出自己的心血，以真、善、美为最高境界。
    要达到这种目的，就要认真的作好准备动作，再一步一步地追求下去。

三、利人与利己

    第三节  效率定律

一、效率的定义

    在宇宙中，大至物种的演进、变化，小至个人的工作、运动等，都严格地遵守效率法则。 
    效率的定义是：
    ┌─────────────────────────┐
    │F=E/t，即特定的能量在特定的时、空中所作的「功」。 │
    └─────────────────────────┘
    由上式 F = E／t 可知，特定的「能量」在特定的「时空」中所作的「功」，是一恒定值，既为恒定值，表示不可能有任何浪费。当能量不变时，时、空的延长往往会导致「功率」的不足，从另一个角度看，可以说是能量不够，效率低。
    对电脑而言，如果写作程式的「功率」能接近此一「恒定值」，而又具有长远的使用价值，则我们可以假定，这种程式的效率最高。
    由人类文明的演进，可以看出，因为技术日渐专业化，工作的难度不仅没有减低，反而更加复杂。这种藉着职业专家的投入，以节省一般应用者宝贵时间的方法，事实上可以说就是效率的追求。
    因为人的生命仅存在于有限的时间，所以其价值极高。每一个电脑程式，其最终目的都是为了服务大多数的使用者，制作程式者仅仅是少数人，其制作时间的长短，永远无法与大多数的使用者，在操作中所耗费的时间相提并论。
    此外，以写作程式为职业的人，一生中所需写作的程式，也一定有相当的数量。如果能重复应用写过的程式，将更缩短其写作时间。无论从哪一个角度，若要追求效率，组合语言应是唯一的选择。
    作为电脑的从业者，在职业良知上，理应禀着服务人类、追求效率为最高准则。

二、电脑的效率性

    电脑的发明，是人类追求效率最具代表性的成就。
    目前电脑的机能尚局限在资料处理以及自动控制上，人们利用电脑，所期望得到的效率不外乎下述六点。
    1,节省工作时间及工作成本。
    2,取代繁琐、重覆性高或具有危险性的作业。
    3,追求精密无误的资料、讯息。
    4,贮存或运算大量的数据或资料。
    5,远距离的通讯或遥控作业。
    6,自动化工业生产或一般性服务。
    然而，电脑发展方兴未艾，上述数点难以表达于万一。因此，我们有必要将人类所期望的效率整理归类，以作为分析判断的依据。

三、四大效率定律

    兹以人类 会中，有关作业过程、生产成本及应用价值等三方面，分别假设定律如下：

    定律一：
        在作业过程上，能以最少步骤产生最大功率者，效率最高。
    定律二：
        在生产成本上，时、空间及原料最节省者，其效率最高。
    定律三：
        在应用价值上，功能及成果能一再累积者，其效率最高。
    定律四：
        最佳的效率，是最符合实际需求的最大边际效应。

    电脑的应用，纯粹是为了追求工作效率，据此，硬体、软体的设计，都应严格遵守效率定律。可是事实却不然，由于电脑发展迄今，一直是「卖方市场」，美其名为「高科技」，内行人高利、高酬，外行人则唯恐后人，亦步亦趋。
    电脑界为了谋取近利，在软件设计的过程上，常采用最缺乏工作效率的高阶语言。但是由于高阶语言易于制作，生产成本低，只是苦了「无知无觉」的买者，为了追求效率往往要花费更多的代价，购买更昂贵的、更新型的硬体，以满足其效率的需要。
    有人说高阶语言制作的程式还有一个组合语言无法比拟的优点，就是很容易「转移」到其他的机种上。事实上，目前微电脑市场仅存两种机型：一为IBM PC系列及其兼容机，另一为MACINTACH ，而这两者所有的软件，不论采用哪一种语言，都无法轻易地「转移」！
    一般说来，任何一种新的微电脑上市，其执行速度及记忆容量每增加一倍，其价格亦成正比上升。是不是有必要非改进硬体，才能达到效率的要求呢果我们能澈底瞭解程式语言的特性，当会明确地认知怎样才具最大边际效益。
    这也是进化的基本法则之一，当电脑技术成熟之时，真正的效率才会受到重视。同理，在电脑应用效率达到最高点时，也就是电脑技术成熟的时机。我们如果能掌握这个原则，自不难看到长远的发展趋势，洞烛机先。

四、组合语言之效率

    根据定律一，组合语言之效率是不容置疑的，因为组合语言相当于电脑运行的「机器命令」，能直接产生「功率」。
    生产成本有多种意义，在此我们仅讨论其中两点：一是生产过程所需的时间，一是产品的直接成本。
    组合语言能以最小的空间，发挥最大的功能。显然，在等效的功能下，其成品所占空间最小，成本最低。但是对生产过程所需时间而言，组合语言就处于相当不利的地位。除非能有一种方法，可以改进组合语言制作的效率。
    这正是本书的主要目的：介绍一种方法，以提高组合语言之制作效率。
    我们的目标不仅在提高数倍的制作效率，并且还要证明，用一种特殊的手段，能将组合语言设计的「模组」，如同砌砖一般，建造出资讯的金字塔来。这样不仅能满足定律三，而且完全符合定律四的要求。
    最重要的，是这种效率的达成，在于利用人的「智力」。我认为在宇宙进化的过程中，到目前为止，「人智」就是最高效率的结晶。任何人若要追求效率，应自己先下手，与其坐待硬体的改进，不如充实程式写作的方法及技巧，至少，这些都操纵在自己的手里。

五、模组的效率

    模组并不是一个新观念，在人类文明发展史上，人一直致力于瞭解自己身处的宇宙。这种瞭解，实际上就是模组应用的观念，将宇宙大环境，分解成为人所能认知的小环境，进而将小环境再分解成为个人的经验素材。
    这样一层层地分解下去，便有了「概念、知识」。换句话说，概念及知识，就是一个个代表人类对客观认知的模组。
    基于模组的特性，人才能灵活地加以应用，因而产生了「人类文明」。同理，当电脑的软件，也演化为模组方式，进一步大量推广运用时，电脑文明的时代，即将到来。
    模组的效率是结构性效率的最高表现，在我们处身的宇宙中，无处没有结构，无一不受到结构的支配。有关模组规划、制作和应用，将在第四章第三节、模组观念中详加讨论。

    第四节  程式价值

一、程式的种类

    因为目的不同，一般说来，程式可以分为以下四种。

  1,应用程式：
        凡专门提供给用户，作某种特殊应用的软件，皆称为用程式。通称「套装软件」( Application Package)，即成套包装的软件。

  2,系统程式：
        即为系统所提供的「通用程式」，包括在 DOS环境下运行的「命令」(Command) 及「基本中断程式」等。这些程式都是支援系统硬体，供用户应用的工具。

  3,介面程式：
        介面意为「介」于多个「面」之间，凡电脑各系统、硬体与软体、软体与软体之间，皆可称之为介面。
        对程式师而言，写作程式需要「程式语言」的发展环境，所谓的介面程式，即为此类发展环境所必需者。
        此外诸如 络及通讯等，也可以称为介面程式。

二、价值观念

    不论什么程式，都应该以「正确、精简、效率」为基本原则。但在目前，除了系统程式比较重视精简及效率外，其他的程式多半只重视正确性而已。
    人们往往以为只有硬体才具有价值，其实大谬不然。硬体的变化有限，软体则永无止境；硬体的价值容易衡量，软体却祗有行家才能判断其良窳。在商业利益挂帅的今天，所谓的「行家」，经常就是「既得利益者」。消费大众是盲目的，也是无辜的，行家为了自身的利益，很少愿意道破其中原委。
    此外还有另一层原因，硬体生产需要技术、材料、资金及设备环境，而软件则人人都可以随手盗用。对一个从事软件设计的程式师，尽管有心将工作做得尽善尽美，但一想到其呕心沥血发展出来的精品，很可能剎时之间就被不尊重软件价值的消费者偷抄盗卖，哪里还有兴致去精雕细琢
    如果我们能先将软体的价值观建立起来，且人人尊重软体应有的价值，如此真正受惠的，将是广大的消费大众。否则，这样恶性循环下去，电脑只能靠硬体的改进，来达到效率的追求，软体不过是一种「速食」性的消费品，永远没有价值。
    以金额来看，硬体的市场边际价值远不如软体为高。因为硬体的生产成本高，用户每购买一台，就满足了基本需求。故此必须经常推陈出新，以资获利。当然，市场也有其平衡的法则，高利之下，竞争者多，过时的、效率低的硬体又因恐遭市场淘汰而大幅度的降价。
    从过去的经验中可以推出，硬体效率的改进，大约每年一次，而软体则完全建立在其「价值观」之上。如果值得，设计者愿意投入，软体可以在很短的周期中，或因观念的突破，或因工具的特性，功能及效率立即提高了十百倍！问题在于，连从事程式设计的程式师，对软体的认识都不够充分，所制作的软件尚无法满足使用者的需求，充其量只是速成品罢。故不论是程式师或使用者，对软件的价值观都难以建立。
    上述的工具是指「组合语言」，而观念则是将组合语言视作「艺术」。当然，这些只是理想，基于人性，理想永远祇属于少数人。可是，少数人的理想经常会推动时代，为多数人谋取福利。

三、创造价值

    资讯时代方兴未艾，可以预期到只要有人类存在，电脑将是不可或缺的伴侣，永远伴着人类不断朝向超高效率的境地迈进。且不论硬体技术如何改进、变化，应用软体才是电脑生命的灵魂。一个有价值的软件，在千锤百炼之下，经过人智的洗礼，其意义绝不是物质 酬可以比拟的。
    再换一个角度来看，电脑的硬体技术日新月异，体积日趋轻巧。虽然记忆量也在不断增加，但是软件却刚刚相反，由于对高阶语言的依赖，程式占用系统的空间越来越大，以致于抵消了硬体演进所创造的价值。
    当然这都是软件工程师的责任，如果从事软件开发者，不立时觉悟，电脑将不过是「金玉其表，败絮其内」。同理，从事软件开发者，如果仅顾眼前的方便、急功近利，能抄就抄，能偷就偷，长此以往，电脑永远不能形成气候。
    因此，钻研软体的制作技术，创造软件的实用价值，才是资讯时代的主导方向。从这个角度上来看，组合语言所具备的效率优势，远较高阶语言容易制作的优点更有意义。
    对程式师而言，仅把程式当作一种工作，而不追求效率价值，则其技术及境界将止于此，其成就亦可想而知。唯有殚精竭虑，不断追求完美的人，无论观念和技术都将逐步提升，则在未来的资讯时代中，将会占有一席之地。

四、追求价值

    那么，究竟应该如何去追求最高的价值呢们不妨从几个不同的角度来分析。

  1,程式价值的定义：
        前面说过，组合语言是一种艺术工具，用组合语言所写的程式则是艺术品。而艺术品的价值是很难加以衡量。可是，程式又是一种工具，对工具而言，它是客观存在，必然具有客观的价值。
        因此，我们可以站在客观的立场，将用组合语言所制作的程式、以及其应有的价值，分门别类予以定义。在此我们不考虑其他程式语言所制作的软件，并不表示这些价值定义不适用，而是认为这种比较不公平。因为以下的定义，都是根据组合语言的特性而考虑的。

    1-1 成本价值＝目标１×目标２／成本
            「成本价值」是一种人人都知其然而不知其所以然的观念，是指以某一固定成本，在目标１与２两者之间，根据效率定义，何者价值高，即为其成本之代价。
            在现实世界里，人所从事的工作，有抽象的精神或心理代价，也有金钱或物质代价，甚至两者兼而有之。不论如何，也不论成本为何，其价值高者，经常是人所追求的目标。在这种基础上投入的成本，其价值的高低，将视人所追求的目标而定。
            由于「理想」很有可能只是某种特殊的目标或影响，其利益经常远大于经济上的获利。因此，要提高成本价值，绝非仅仅降低成本而已，而是如何提高其影响力。
            再若经济上的获利高于理想，以现实的角度而来看，人不可能轻易放弃利益，而去追求价值不足的「理想」。
            在这种理论下，人的发展方向，是从事理想的追寻抑或物质利益的满足，端视理想与获利两者，对个人的成本价值而定。同理，人工作的方式及对工作的要求，亦因成本价值而有所取舍。
            采用组合语言制作程式，就是明显的成本价值观念。因为组合语言的效率高，追求效率的实现就是一种理想，为此，投下时间及各种难以估计的成本，对那些有能力牟利者说来，当然是不值得。可是在不知「阿堵物」为何者，除了理想的追求，还待何为
            以上面的公式来看，降低成本仍可提高其价值，获利的增加亦然，这是必然的，即所谓的「附加价值」。关键在于如果「理想」的价值低于获利，自然而然，其目标将转移为获利。反之，为了牟利，也可能在发现了理想价值后而改途转向。
            附带的产生了一个话题，若矢志追求理想的人又想兼顾金钱利益，一旦金钱利益的成本价值超过了理想时，根据前述理论，此人随时可能变节。至少，在我个人的见闻中，还没有例外的。

    1-2 功能价值
        绝对价值＝采用后效益／未采用前效益
        相对价值＝各软件间绝对价值比
            任何软件，如果没有实用的功能，就不可能有真正的价值。至于软件的功能价值如何测定，多多少少要看使用者的主观条件而定。
            在这里，我们提出一个简单的方法，先要知道在采用软件的前后，是否真具有效益种效益，是绝对的，没有大、小的比较。
            然而，如果一个软件没有效益，就不可能成为商品。所以，任何软件的功能价值，应该是比较性的，在类似软件中，取其绝对价值之比值即可。

    1-3 效率价值＝程式功能价值／占用空间×执行时间
            效率是可以精确衡量的，只要得到前述的功能价值，其它诸如程式占用的系统空间、执行所需要的时间等参数，都可以透过测试得到。
            当程式的功能价值极高时，相对的看来，其空间及速度的影响不大，但这种程式迄今尚未诞生。尤其是目前电脑硬体的机能还在启蒙阶段，一般说来，现有的软件占有的空间太大，而且速度太慢，故效率不高。正当这个关头，软件所扮演的角色，可以说是举足轻重，效率自然不能忽视了。
            由于软件界还没有注意到这一点，有识之士可以想见，只要能掌握住效率价值，就可以出人头地。

    1-4 累进价值＝效率价值×使用频率×软件生命期
            硬体是消耗品，用到一定的时限后，就失去了再利用的价值。而软体则永远没有损耗，除非应用观念的改变，其实用的价值如常。
            不仅如此，应用观念虽然会改变，只要软件是由模组结合而成，其中的共用模组永远不变。略作适当的修改，或再增加功能后，又面貌一新。
            这种共用模组就具有累进价值，也就是说，用模组方式制作的软件，只要分割适当，就应具有累进价值。凡是有累进价值的程式，其边际效益最高。因此品质的要求也相对加高。如上面公式所表示的，累进价值等于该程式本身的效率，以及在不断累积使用下频率和生命期的乘积。只有基于组合语言的高效率，才可能产生这种价值。
        在资讯时代，程式师必须认识软件的重要性及其所具有的价值，才能充份发挥。
  2,程式师应有的态度：
    自动自发，谦虚学习，掌握重点，认真负责，追求完美

  3,软件开发的原则：
    分工合作，量材施用，慎重计划，严格执行，市场导向

  4,工作环境的建立：

    环境安静，资料齐全，消息流通，压力合宜