Què és un conjunt dinstruccions?

Qualsevol CPU està dissenyada des de zero per donar suport a un conjunt d'instruccions concret. Un conjunt d'instruccions és un conjunt d'operacions codificades en dur que la CPU pot realitzar. Aquestes operacions poden ser, per exemple, sumar dos nombres junts, saltar a una part diferent del programa o comparar dos valors. Cada operació que pot realitzar un ordinador es representa de manera única mitjançant un codi operatiu.

Opcodes

Quan s'executa un programa, la CPU utilitza un comptador de programa per fer un seguiment de quina instrucció s'ha de realitzar a continuació. Quan s'obté una instrucció, el comptador del programa s'incrementa en la longitud de la instrucció de manera que apunti al començament de la següent instrucció. Cada instrucció consta d'un codi operatiu. Depenent de la instrucció, pot incloure o no operands. Els operands poden ser un valor constant o un punter a la ubicació d'un valor al registre de la CPU o a la memòria RAM del sistema.

Un cop s'ha obtingut la instrucció completa, cal descodificar-la. Aquest és el procés on la CPU separa el codi operatiu i qualsevol operand. El codi operatiu descodificat s'utilitza per habilitar o desactivar vies elèctriques específiques a la CPU que donaran lloc al funcionament correcte.

Un cop descodificada la instrucció, s'executarà. El comportament exacte de la CPU dependrà de l'operació. Una operació de suma sumarà dos valors. Una operació de salt calcularà on del programa cal saltar. Una operació de comparació compararà dos valors. Una operació NOP romandrà inactiva, ja que NOP significa No Operation.

La majoria de les instruccions sortiran llavors el resultat de l'operació. Aquesta sortida pot anar als registres del processador i, si cal, a la memòria RAM del sistema. Cadascuna d'aquestes operacions requereix un sol cicle de rellotge per completar-se.

Opcodes il·legals

Cada arquitectura de CPU té la seva llista específica de codis operatius publicats pel fabricant. Els valors d'aquests codis operatius no són necessàriament els mateixos multiplataforma, per això cal compilar programari per a diferents arquitectures. En alguns casos, el fabricant també inclou codis operatius no documentats. Aquests s'anomenen "codis operatius il·legals". Els codis operatius il·legals, encara que no estiguin documentats, faran la mateixa funció cada vegada que se'ls crida. Tanmateix, com a funcions no documentades i no estàndard, les actualitzacions de l'arquitectura de la CPU simplement poden eliminar-les.

Alguns dels primers jocs d'ordinador de l'Apple II es basaven en codis operatius il·legals específics. Aleshores van patir problemes de rendiment i estabilitat a la posterior revisió de la CPU Apple IIc, ja que l'IIc va eliminar els codis operatius il·legals que requerien els jocs. Els codis operatius il·legals també es van utilitzar als cercles de protecció dels drets d'autor com a mètode de seguretat a través de l'obscuritat en la seva lluita contra els pirates que descobrissin el seu contingut. Alguns codis operatius il·legals només s'entén com a eines de depuració i gestors d'errors.

El conjunt d'instruccions x86 conté un gran nombre de codis operatius il·legals no documentats. Curiosament, alguns d'ells es comparteixen entre les CPU d'Intel i AMD, cosa que indica que ambdues empreses són conscients públicament del seu propòsit mentre no estan documentades.

Compiladors i Muntatge

La majoria dels programes estan escrits en llenguatges d'alt nivell. Són relativament fàcils de llegir, sovint utilitzen paraules en anglès o taquigrafies per minimitzar les corbes d'aprenentatge. Perquè un ordinador executi aquests programes, cal compilar-los. Un compilador és bàsicament un traductor. Pren el codi d'alt nivell i el converteix en codi informàtic, les instruccions que la CPU pot entendre.

També és possible, en alguns idiomes, executar codi no compilat mitjançant un programa compilat prèviament que genera codi màquina sobre la marxa. Assembly és un llenguatge de programació de baix nivell que utilitza taquigrafies per permetre als desenvolupadors una visibilitat directa i un control sobre les operacions que es realitzen. NOP és un exemple de taquigrafia de muntatge.

Conclusió

Un conjunt d'instruccions és una llista de funcions oficials que pot executar una arquitectura de CPU. És una llista d'operacions que es poden realitzar. Aquestes operacions es codifiquen en dur a la CPU i es criden amb els seus respectius codis operatius.

El programari generalment utilitza un compilador per traduir del codi d'alt nivell llegible per l'home al codi màquina que la CPU pot llegir. De vegades, una arquitectura de CPU pot tenir codis operatius no documentats, anomenats codis operacionals il·legals. Els codis operatius il·legals són tècnicament part del conjunt d'instruccions. Tanmateix, és possible que no estiguin disponibles de manera fiable en futures iteracions de la plataforma. No us oblideu de deixar els vostres pensaments als comentaris a continuació.