Co jsou počítačové instrukce?

Je docela snadné pochopit, že počítače používají software, jako je operační systém nebo webový prohlížeč. Je však dokonce obecně známo, že software se vyvíjí psaním kódu v kterémkoli z mnoha programovacích jazyků. Obvykle je tento kód zkompilován do formátu, který může počítač spustit.

Počítače nerozumí pythonu, C, Javě ani jinému programovacímu jazyku. Potřebuje, aby byly jakékoli instrukce poskytovány ve formátu jeho instrukční sady. Instrukční sada je sbírka počítačových instrukcí. Každý podrobně popisuje, jaká operace má být provedena a na jakých datech. Nejběžnější počítačová instrukční sada je x86. Konkrétně varianta x86-64 je také označována jako AMD64.

Úplnost instrukční sady

Existují čtyři hlavní kategorie instrukcí, které jsou potřebné k tomu, aby počítač mohl fungovat. Aritmetické, logické a posunové instrukce. Instrukce pro přesun dat mezi systémovou pamětí a registry. Vstupní a výstupní instrukce. Ovládání programu a stavové instrukce.

Aritmetické, logické a posuvné instrukce umožňují počítači provádět výpočty. Tato podmnožina instrukcí se používá k provádění skutečných výpočtů. Všechna data, která CPU potřebuje k provozu, jsou uložena v paměti RAM. Aby k němu měl CPU přístup, aby na něm mohl pracovat. Údaje však musí být v registrech procesoru. Jako takové jsou instrukce, které přesouvají data mezi RAM a registry, pro výkon kritické.

Zatímco počítače dělají mnoho věcí, obvykle dochází k určité lidské interakci. Zachycení těchto interakcí a řešení je zásadní pro udržení interakcí počítačů. Kromě toho se počítačový kód může často rozdělit do dvou odlišných větví a je třeba si vybrat, kterou zvolit. Ty jsou známé jako instrukce větvení a jsou nezbytné pro komplexní programování, včetně smyček for a while. Řídící pokyny jsou také základem pro zajištění toho, že operace probíhají ve správném pořadí.

Co je to instrukce?

Instrukce je definovaná část funkčnosti, kterou může procesor provést. Operace je obvykle zobrazena s krátkým názvem instrukce. Vlastní instrukce je zakódována jako krátký operační kód. Mnoho operací musí provést svou operaci na některých datech. Informace o adrese pro tato data jsou známé jako operandy. Nejzákladnější operace je obecně známá jako NOP. NOP je zkratka pro „no operation“. NOP nevyžaduje žádné další operandy, protože instruuje CPU, aby zůstal nečinný po dobu jednoho hodinového cyklu. V x86 je NOP zakódováno jako 0x90.

JMP je další operace. Upravuje počítadlo programu, které ukazuje na další instrukci. Obecně platí, že další instrukce, která má být provedena, je další instrukce v seznamu. To však nemůže platit pro oba případy, když se dostanete k větvenému příkazu. JMP umožňuje větvi přeskočit dopředu nebo dozadu na sadu instrukcí, které jsou potenciálně daleko, což umožňuje softwaru pokračovat podle plánu. V x86 je JMP kódován jako 0xE9…0xEB, 0xFF/4 a 0xFF/5. JMP si vezme operand, který uvádí adresu paměti, na kterou je třeba aktualizovat programový čítač, aby ukazoval na správnou další instrukci.

Závěr

Počítačová instrukce, také známá jako strojová instrukce, je jediná instrukce jako součást instrukční sady. Pokyny podrobně popisují přesné operace, které má procesor dokončit. Většina, ale ne všechny, musí pracovat s daty a jsou volány spolu s operandy. Tyto operandy ukazují na registry, které obsahují data, se kterými se má pracovat.