Czym są instrukcje komputerowe?

Łatwo zrozumieć, że komputery uruchamiają oprogramowanie, takie jak system operacyjny lub przeglądarka internetowa. Jednak nawet powszechnie wiadomo, że oprogramowanie jest tworzone przez pisanie kodu w dowolnym z wielu języków programowania. Zwykle ten kod jest kompilowany do formatu, który może uruchomić komputer.

Komputery nie rozumieją Pythona, C, Javy ani żadnego innego języka programowania. Wymaga dostarczenia wszelkich instrukcji w formacie swojego zestawu instrukcji. Zestaw instrukcji jest zbiorem instrukcji komputerowych. Każdy szczegół jaka operacja ma być wykonana i na jakich danych. Najpopularniejszym zestawem instrukcji komputerowych jest x86. W szczególności wariant x86-64 jest również określany jako AMD64.

Kompletność zestawu instrukcji

Istnieją cztery główne kategorie instrukcji, które są potrzebne, aby komputer mógł działać. Instrukcje arytmetyczne, logiczne i przesunięcia. Instrukcje przenoszenia danych pomiędzy pamięcią systemu a rejestrami. Instrukcje wejścia i wyjścia. Instrukcje kontroli programu i stanu.

Instrukcje arytmetyczne, logiczne i przesunięcia umożliwiają komputerowi wykonywanie obliczeń. Ten podzbiór instrukcji jest używany do wykonywania rzeczywistych obliczeń. Wszystkie dane potrzebne procesorowi do działania są przechowywane w pamięci RAM. Aby procesor mógł uzyskać do niego dostęp, aby na nim działać. Jednak dane muszą znajdować się w rejestrach procesora. W związku z tym instrukcje, które przenoszą dane między pamięcią RAM a rejestrami, mają kluczowe znaczenie dla wydajności.

Podczas gdy komputery wykonują wiele rzeczy, zazwyczaj istnieje pewna interakcja między ludźmi. Przechwytywanie tych interakcji i radzenie sobie z nimi ma kluczowe znaczenie dla zachowania interaktywności komputerów. Co więcej, kod komputerowy często dzieli się na dwie odrębne gałęzie i należy dokonać wyboru, którą z nich wybrać. Są one znane jako instrukcje rozgałęzień i są niezbędne do złożonego programowania, w tym pętli for i while. Instrukcje kontrolne są również kluczowe dla zapewnienia, że ​​operacje odbywają się we właściwej kolejności.

Co to jest instrukcja?

Instrukcja jest określoną funkcją, którą procesor może wykonać. Operacja jest zwykle wyświetlana z krótką nazwą instrukcji. Rzeczywista instrukcja jest zakodowana jako krótki kod operacji. Wiele operacji wymaga wykonania operacji na niektórych danych. Informacje adresowe dla tych danych są znane jako operandy. Najbardziej podstawowa operacja jest ogólnie znana jako NOP. NOP to skrót od „brak operacji”. NOP nie wymaga żadnych dalszych operandów, ponieważ instruuje procesor, aby pozostawał bezczynny przez jeden cykl zegara. W x86 NOP jest kodowany jako 0x90.

JMP to kolejna operacja. Dostosowuje licznik programu, który wskazuje na następną instrukcję. Ogólnie następna instrukcja do wykonania jest następną instrukcją na liście. Jednak nie może to być prawdą w obu przypadkach, gdy dojdziesz do instrukcji rozgałęzienia. JMP pozwala oddziałowi przeskoczyć do przodu lub do tyłu do zestawu instrukcji, potencjalnie daleko, umożliwiając oprogramowaniu kontynuowanie zgodnie z przeznaczeniem. W x86 JMP jest kodowany jako 0xE9…0xEB, 0xFF/4 i 0xFF/5. JMP przyjmie operand, który wyszczególnia adres pamięci, do którego należy zaktualizować licznik programu, aby wskazywał prawidłową następną instrukcję.

Wniosek

Instrukcja komputerowa, znana również jako instrukcja maszynowa, to pojedyncza instrukcja będąca częścią zestawu instrukcji. Instrukcje wyszczególniają dokładne operacje, które procesor ma wykonać. Większość, ale nie wszystkie, musi operować na danych i jest wywoływana wraz z operandami. Argumenty te wskazują na rejestry zawierające dane, na których mają być wykonywane operacje.