Ce sunt instrucțiunile computerului?

Este destul de ușor de înțeles că computerele rulează software-ul, cum ar fi un sistem de operare sau un browser web. Cu toate acestea, este chiar general cunoscut faptul că software-ul este dezvoltat prin scrierea codului în oricare dintre numeroasele limbaje de programare. De obicei, acel cod este compilat într-un format pe care computerul îl poate rula.

Calculatoarele nu pot înțelege python, C, Java sau orice alt limbaj de programare. Are nevoie de orice instrucțiuni care trebuie furnizate în formatul setului de instrucțiuni. Setul de instrucțiuni este o colecție de instrucțiuni de calculator. Fiecare detaliază ce operație urmează să fie efectuată și pe ce date. Cel mai comun set de instrucțiuni pentru computer este x86. Mai exact, varianta x86-64 este denumită și AMD64.

Completitudinea setului de instrucțiuni

Există patru categorii principale de instrucțiuni care sunt necesare pentru ca un computer să poată funcționa. Instrucțiuni aritmetice, logice și de schimbare. Instrucțiuni pentru mutarea datelor între memoria sistemului și registre. Instrucțiuni de intrare și ieșire. Controlul programului și instrucțiunile de stare.

Instrucțiunile aritmetice, logice și de schimbare permit computerului să efectueze calcule. Acest subset de instrucțiuni este folosit pentru a efectua calcule reale. Toate datele pe care CPU trebuie să opereze sunt stocate în RAM. Pentru ca CPU-ul să-l poată accesa pentru a opera pe el. Cu toate acestea, datele trebuie să fie în registrele procesorului. Ca atare, instrucțiunile care mută datele între RAM și registre sunt esențiale pentru performanță.

În timp ce computerele fac multe lucruri, există de obicei o anumită interacțiune umană. Captarea acestor interacțiuni și gestionarea lor este esențială pentru a menține computerele interactive. Mai mult, codul computerizat se poate împărți adesea în două ramuri distincte și trebuie făcută o alegere pe care să o luați. Acestea sunt cunoscute ca instrucțiuni de ramificație și sunt necesare pentru programarea complexă, inclusiv bucle for și while. Instrucțiunile de control sunt, de asemenea, esențiale pentru a se asigura că operațiunile au loc în ordinea corectă.

Ce este o instrucțiune?

O instrucțiune este o funcționalitate definită pe care o poate executa un procesor. O operație este de obicei afișată cu un nume scurt de instrucțiune. Instrucțiunea reală este codificată ca un cod operațional scurt. Multe operațiuni trebuie să își efectueze operațiunea asupra unor date. Informațiile despre adresa pentru aceste date sunt cunoscute ca operanzi. Operația cea mai de bază este cunoscută în general sub numele de NOP. NOP este prescurtarea pentru „fără operare”. NOP nu necesită operanzi suplimentari, deoarece instruiește CPU-ul să stea inactiv pentru un ciclu de ceas. În x86, NOP este codificat ca 0x90.

JMP este o altă operațiune. Ajustează contorul de program care indică următoarea instrucțiune. În general, următoarea instrucțiune care trebuie executată este următoarea instrucțiune din listă. Cu toate acestea, acest lucru nu poate fi adevărat pentru ambele cazuri când ajungeți la o declarație de ramificare. JMP permite unei ramuri să sară înainte sau înapoi la un set de instrucțiuni, potențial la distanță, permițând software-ului să continue așa cum a fost prevăzut. În x86, JMP este codificat ca 0xE9…0xEB, 0xFF/4 și 0xFF/5. JMP va prelua un operand care detaliază adresa de memorie la care contorul programului trebuie să fie actualizat pentru a indica instrucțiunea următoare corectă.

Concluzie

Instrucțiunile computerizate, cunoscute și sub numele de instrucțiuni de mașină, sunt o singură instrucțiune ca parte a unui set de instrucțiuni. Instrucțiunile detaliază operațiunile exacte pe care un procesor trebuie să le finalizeze. Majoritatea, dar nu toate, trebuie să opereze pe date și sunt apelate împreună cu operanzi. Acești operanzi indică registrele care conțin datele pe care trebuie operate.