Cosa sono le istruzioni del computer?

È abbastanza facile capire che i computer eseguono il software, come un sistema operativo o un browser web. Tuttavia, è anche generalmente noto che il software viene sviluppato scrivendo codice in uno qualsiasi dei tanti linguaggi di programmazione. In genere, quel codice viene compilato in un formato che il computer può eseguire.

I computer non possono comprendere Python, C, Java o qualsiasi altro linguaggio di programmazione. Ha bisogno di istruzioni da fornire nel formato del suo set di istruzioni. Il set di istruzioni è una raccolta di istruzioni per computer. Ogni dettaglio quale operazione deve essere eseguita e su quali dati. Il set di istruzioni per computer più comune è x86. Nello specifico, la variante x86-64 è anche chiamata AMD64.

Completezza del set di istruzioni

Esistono quattro categorie principali di istruzioni necessarie affinché un computer sia in grado di funzionare. Istruzioni aritmetiche, logiche e di spostamento. Istruzioni per spostare i dati tra la memoria di sistema ei registri. Istruzioni di input e output. Controllo del programma e istruzioni di stato.

Le istruzioni aritmetiche, logiche e di spostamento consentono al computer di eseguire calcoli. Questo sottoinsieme di istruzioni viene utilizzato per eseguire calcoli effettivi. Tutti i dati su cui la CPU deve operare sono memorizzati nella RAM. Affinché la CPU possa accedervi per operare su di essa. Tuttavia, i dati devono trovarsi nei registri del processore. Pertanto, le istruzioni che spostano i dati tra la RAM e i registri sono fondamentali per le prestazioni.

Mentre i computer fanno molte cose, in genere c'è qualche interazione umana. Catturare queste interazioni e gestirle è fondamentale per mantenere i computer interattivi. Inoltre, il codice del computer può spesso dividersi in due rami distinti, e bisogna scegliere quale prendere. Queste sono note come istruzioni di salto e sono necessarie per la programmazione complessa, compresi i cicli for e while. Anche le istruzioni di controllo sono fondamentali per garantire che le operazioni si svolgano nell'ordine corretto.

Cos'è un'istruzione?

Un'istruzione è una parte definita di funzionalità che un processore può eseguire. Un'operazione viene in genere visualizzata con un nome di istruzione in forma abbreviata. L'istruzione effettiva è codificata come un breve codice operativo. Molte operazioni devono eseguire la loro operazione su alcuni dati. Le informazioni sull'indirizzo per questi dati sono note come operandi. L'operazione più semplice è generalmente nota come NOP. NOP è l'abbreviazione di "nessuna operazione". NOP non richiede ulteriori operandi poiché istruisce la CPU a rimanere inattiva per un ciclo di clock. In x86, NOP è codificato come 0x90.

JMP è un'altra operazione. Regola il contatore del programma che punta all'istruzione successiva. Generalmente, l'istruzione successiva da eseguire è l'istruzione successiva nell'elenco. Tuttavia, questo non può essere vero per entrambi i casi quando si arriva a un'istruzione di diramazione. JMP consente a un ramo di saltare avanti o indietro a una serie di istruzioni, potenzialmente lontane, consentendo al software di continuare come previsto. In x86, JMP è codificato come 0xE9…0xEB, 0xFF/4 e 0xFF/5. JMP prenderà un operando che dettaglia l'indirizzo di memoria a cui il program counter deve essere aggiornato per puntare all'istruzione successiva corretta.

Conclusione

L'istruzione del computer, nota anche come istruzione della macchina, è una singola istruzione come parte di un set di istruzioni. Le istruzioni descrivono in dettaglio le operazioni esatte che un processore deve completare. La maggior parte, ma non tutti, devono operare sui dati e vengono richiamati insieme agli operandi. Questi operandi puntano a registri che contengono i dati su cui operare.