Какво представляват компютърните инструкции?

Доста лесно е да се разбере, че компютрите изпълняват софтуера, като например операционна система или уеб браузър. Въпреки това дори е общоизвестно, че софтуерът се разработва чрез писане на код на някой от многото езици за програмиране. Обикновено този код се компилира във формат, който компютърът може да изпълнява.

Компютрите не могат да разберат Python, C, Java или друг език за програмиране. Нужно е всички инструкции да бъдат предоставени във формата на неговия набор от инструкции. Наборът от инструкции е колекция от компютърни инструкции. Всеки детайл описва каква операция трябва да се извърши и върху какви данни. Най-често срещаният набор от компютърни инструкции е x86. По-конкретно, вариантът x86-64 също се нарича AMD64.

Пълнота на набора от инструкции

Има четири основни категории инструкции, които са необходими, за да може компютърът да работи. Аритметични, логически и смени инструкции. Инструкции за преместване на данни между системната памет и регистрите. Инструкции за въвеждане и извеждане. Контрол на програмата и инструкции за състоянието.

Аритметичните, логическите и инструкциите за преместване позволяват на компютъра да извършва изчисления. Тази подгрупа от инструкции се използва за извършване на действителни изчисления. Всички данни, с които процесорът трябва да работи, се съхраняват в RAM. За да може процесорът да има достъп до него, за да работи с него. Данните обаче трябва да са в регистрите на процесора. Като такива, инструкциите, които преместват данни между RAM и регистрите, са критични за производителността.

Докато компютрите правят много неща, обикновено има известно човешко взаимодействие. Улавянето на тези взаимодействия и справянето с тях е от решаващо значение за поддържането на интерактивността на компютрите. Освен това компютърният код често може да се раздели на два отделни клона и трябва да се направи избор кой да се вземе. Те са известни като инструкции за разклоняване и са необходими за сложно програмиране, включително цикли for и while. Инструкциите за управление също са основни за гарантиране, че операциите се извършват в правилния ред.

Какво е инструкция?

Инструкцията е определена част от функционалността, която процесорът може да изпълни. Операцията обикновено се показва с кратко име на инструкция. Действителната инструкция е кодирана като кратък операционен код. Много операции трябва да изпълнят своята операция върху някои данни. Адресната информация за тези данни е известна като операнди. Най-основната операция е известна като NOP. NOP е съкращение от „без операция“. NOP не изисква допълнителни операнди, тъй като инструктира процесора да остане неактивен за един тактов цикъл. В x86 NOP е кодиран като 0x90.

JMP е друга операция. Той настройва програмния брояч, който сочи към следващата инструкция. Обикновено следващата инструкция, която трябва да бъде изпълнена, е следващата инструкция в списъка. Това обаче не може да е вярно и за двата случая, когато стигнете до оператор за разклоняване. JMP позволява на клон да скочи напред или назад към набор от инструкции, потенциално далеч, което позволява на софтуера да продължи по предназначение. В x86 JMP е кодиран като 0xE9…0xEB, 0xFF/4 и 0xFF/5. JMP ще вземе операнд, който описва адреса на паметта, към който програмният брояч трябва да се актуализира, за да сочи към правилната следваща инструкция.

Заключение

Компютърната инструкция, известна още като машинна инструкция, е единична инструкция като част от набор от инструкции. Инструкциите подробно описват точните операции, които процесорът трябва да изпълни. Повечето, но не всички, трябва да работят с данни и се извикват заедно с операндите. Тези операнди сочат към регистри, които съдържат данните, с които трябва да се работи.