ما هي مجموعة التعليمات؟

تم تصميم أي وحدة معالجة مركزية من الألف إلى الياء لدعم مجموعة تعليمات معينة. مجموعة التعليمات عبارة عن مجموعة من العمليات ذات الترميز الثابت التي يمكن أن تقوم بها وحدة المعالجة المركزية. يمكن أن تكون هذه العمليات ، على سبيل المثال ، إضافة رقمين معًا ، أو القفز إلى جزء مختلف من البرنامج ، أو مقارنة قيمتين. يتم تمثيل كل عملية يمكن أن يقوم بها الكمبيوتر بشكل فريد بواسطة رمز التشغيل.

أكواد التشغيل

عند تنفيذ برنامج ، تستخدم وحدة المعالجة المركزية عداد برنامج لتتبع التعليمات التي يجب تنفيذها بعد ذلك. عندما يتم جلب التعليمات ، يتم زيادة عداد البرنامج بطول التعليمات بحيث يشير إلى بداية التعليمة التالية. تتكون كل تعليمات من كود التشغيل. اعتمادًا على التعليمات ، قد تتضمن أو لا تتضمن معاملات. قد تكون المعاملات ذات قيمة ثابتة أو مؤشر إلى موقع القيمة في سجل وحدة المعالجة المركزية أو في ذاكرة الوصول العشوائي للنظام.

بمجرد جلب التعليمات الكاملة ، يجب فك تشفيرها. هذه هي العملية التي تقوم فيها وحدة المعالجة المركزية بفصل كود التشغيل وأي معاملات. يتم استخدام كود التشغيل الذي تم فك تشفيره لتمكين أو تعطيل مسارات كهربائية معينة في وحدة المعالجة المركزية والتي ستؤدي إلى التشغيل الصحيح.

بمجرد فك تشفير التعليمات ، سيتم تنفيذها. سيعتمد السلوك الدقيق لوحدة المعالجة المركزية على العملية. ستجمع عملية الإضافة قيمتين معًا. ستحسب عملية الانتقال مكان الانتقال إليه في البرنامج. ستقارن عملية المقارنة بين قيمتين. ستظل عملية NOP في وضع الخمول ، حيث تعني NOP عدم وجود عملية.

ستخرج معظم التعليمات بعد ذلك نتيجة العملية. يمكن أن ينتقل هذا الإخراج إلى سجلات المعالج ، وإذا لزم الأمر ، إلى ذاكرة الوصول العشوائي للنظام. تستغرق كل عملية من هذه العمليات دورة ساعة واحدة حتى تكتمل.

أكواد العمل غير القانونية

تحتوي كل بنية وحدة المعالجة المركزية على قائمة محددة من أكواد التشغيل التي نشرتها الشركة المصنعة. قيم أكواد التشغيل هذه ليست بالضرورة نفس النظام الأساسي المشترك ، وهذا هو السبب في أن البرنامج يحتاج إلى أن يتم تجميعه لبنى مختلفة. في بعض الحالات ، تتضمن الشركة المصنعة أيضًا أكواد تشغيل غير موثقة. ويشار إلى هذه باسم "أكواد التشغيل غير القانونية". أكواد التشغيل غير القانونية ، رغم أنها غير موثقة ، ستؤدي نفس الوظيفة في كل مرة يتم الاتصال بها. نظرًا لكونها ميزات غير موثقة وغير قياسية ، يمكن لتحديثات بنية وحدة المعالجة المركزية إزالتها ببساطة.

اعتمدت بعض ألعاب الكمبيوتر المبكرة على Apple II على أكواد تشغيل غير قانونية محددة. ثم عانوا من مشكلات في الأداء والاستقرار في المراجعة اللاحقة لوحدة المعالجة المركزية من Apple IIc حيث قام IIc بإزالة أكواد التشغيل غير القانونية المطلوبة من الألعاب. كما تم استخدام أكواد التشغيل غير القانونية في دوائر حماية حقوق التأليف والنشر كطريقة أمنية من خلال الغموض في معركتهم ضد القراصنة الذين يقومون باختراق محتواهم. يُقصد ببعض أكواد التشغيل غير القانونية كأدوات تصحيح ومعالجات للأخطاء.

تحتوي مجموعة تعليمات x86 على عدد كبير من أكواد التشغيل غير القانونية غير الموثقة. ومن المثير للاهتمام ، أن بعضًا منها يتم مشاركتها بين Intel و AMD CPUs ، مما يشير إلى أن كلا الشركتين تدركان علنًا الغرض منها دون توثيق.

المجمعين والتجميع

تتم كتابة معظم البرامج بلغات عالية المستوى. هذه سهلة القراءة نسبيًا ، وغالبًا ما تستخدم الكلمات الإنجليزية أو الاختصار لتقليل منحنيات التعلم. لكي يقوم الكمبيوتر بتنفيذ هذه البرامج ، يجب تجميعها. المترجم هو في الأساس مترجم. يأخذ الرمز عالي المستوى ويحوله إلى رمز كمبيوتر ، التعليمات التي يمكن أن تفهمها وحدة المعالجة المركزية.

من الممكن أيضًا ، في بعض اللغات ، تشغيل تعليمات برمجية غير مجمعة من خلال برنامج تم تجميعه مسبقًا يقوم بإنشاء رمز الجهاز أثناء التنقل. التجميع هو لغة برمجة منخفضة المستوى تستخدم الاختزال للسماح للمطورين بالرؤية المباشرة والتحكم في العمليات التي يتم إجراؤها. NOP هو مثال على اختزال التجميع.

خاتمة

مجموعة التعليمات هي قائمة بالوظائف الرسمية التي يمكن أن تشغلها بنية وحدة المعالجة المركزية. إنها قائمة العمليات التي يمكن إجراؤها. يتم ترميز هذه العمليات في وحدة المعالجة المركزية (CPU) ويتم استدعاؤها باستخدام أكواد التشغيل الخاصة بكل منها.

يستخدم البرنامج بشكل عام مترجمًا للترجمة من رمز عالي المستوى يمكن قراءته بواسطة الإنسان إلى رمز الجهاز الذي يمكن لوحدة المعالجة المركزية قراءته. في بعض الأحيان ، يمكن أن تحتوي بنية وحدة المعالجة المركزية على أكواد تشغيل غير موثقة ، تسمى أكواد التشغيل غير القانونية. تعتبر أكواد العمل غير القانونية من الناحية الفنية جزءًا من مجموعة التعليمات. ومع ذلك ، قد لا تكون متاحة بشكل موثوق في تكرارات النظام الأساسي المستقبلية. لا تنس أن تترك أفكارك في التعليقات أدناه.