Que é un conxunto de instrucións?

Calquera CPU está deseñada desde o principio para soportar un conxunto de instrucións en particular. Un conxunto de instrucións é un conxunto de operacións codificadas que a CPU pode realizar. Estas operacións poden ser, por exemplo, sumar dous números, ir a unha parte diferente do programa ou comparar dous valores. Cada operación que pode realizar un ordenador está representada de forma única mediante un código de operación.

Opcodes

Ao executar un programa, a CPU usa un contador de programa para rastrexar a seguinte instrución que se debe realizar. Cando se obtén unha instrución, o contador do programa increméntase na lonxitude da instrución para que apunte ao inicio da seguinte instrución. Cada instrución consta dun código de operación. Dependendo da instrución, pode incluír ou non operandos. Os operandos poden ser un valor constante ou un punteiro á localización dun valor no rexistro da CPU ou na RAM do sistema.

Unha vez que se obteña a instrución completa, debe ser decodificada. Este é o proceso no que a CPU separa o código de operación e calquera operando. O código de operación descodificado úsase para activar ou desactivar vías eléctricas específicas na CPU que darán lugar ao correcto funcionamento.

Unha vez descodificada a instrución, executarase. O comportamento exacto da CPU dependerá da operación. Unha operación de suma sumará dous valores xuntos. Unha operación de salto calculará a onde se vaia no programa. Unha operación de comparación comparará dous valores. Unha operación NOP permanecerá inactiva, xa que NOP significa No Operation.

A maioría das instrucións mostrarán entón o resultado da operación. Esta saída pode ir aos rexistros do procesador e, se é necesario, á memoria RAM do sistema. Cada unha destas operacións leva un único ciclo de reloxo para completar.

Opcodes ilegais

Cada arquitectura de CPU ten a súa lista específica de códigos de operación publicados polo fabricante. Os valores destes códigos operativos non son necesariamente os mesmos entre plataformas, polo que hai que compilar o software para diferentes arquitecturas. Nalgúns casos, o fabricante tamén inclúe códigos operativos non documentados. Estes denomínanse "códigos de operación ilegais". Os códigos operativos ilegais, aínda que non están documentados, realizarán a mesma función cada vez que se lles chame. Non obstante, como funcións non documentadas e non estándar, as actualizacións da arquitectura da CPU poden simplemente eliminalas.

Algúns primeiros xogos de ordenador no Apple II dependían de códigos operativos ilegais específicos. Despois sufriron problemas de rendemento e estabilidade na posterior revisión da CPU de Apple IIc xa que o IIc eliminou os códigos de operación ilegais que requirían os xogos. Os códigos de operación ilegais tamén se utilizaron nos círculos de protección dos dereitos de autor como método de seguridade a través da escuridade na súa loita contra os piratas que descifran o seu contido. Algúns códigos operativos ilegais son simplemente ferramentas de depuración e controladores de erros.

O conxunto de instrucións x86 contén un gran número de códigos de operación ilegais non documentados. Curiosamente, algúns destes compártense entre as CPU de Intel e AMD, o que indica que ambas as compañías son publicamente conscientes do seu propósito mentres non están documentadas.

Compiladores e Montaxe

A maioría dos programas están escritos en linguaxes de alto nivel. Son relativamente fáciles de ler, a miúdo empregan palabras en inglés ou abreviaturas para minimizar as curvas de aprendizaxe. Para que un ordenador execute estes programas, é necesario compilalos. Un compilador é basicamente un tradutor. Toma o código de alto nivel e convérteo en código informático, as instrucións que a CPU pode entender.

Tamén é posible, nalgúns idiomas, executar código non compilado a través dun programa compilado previamente que xera código máquina ao voo. A montaxe é unha linguaxe de programación de baixo nivel que usa abreviaturas para permitir aos desenvolvedores a visibilidade directa e o control sobre as operacións realizadas. NOP é un exemplo de taquigrafía de montaxe.

Conclusión

Un conxunto de instrucións é unha lista de funcións oficiais que pode executar unha arquitectura de CPU. É unha lista de operacións que se poden realizar. Estas operacións están codificadas na CPU e chamadas usando os seus respectivos códigos de operación.

O software xeralmente usa un compilador para traducir de código de alto nivel lexible por humanos ao código de máquina que a CPU pode ler. Ás veces, unha arquitectura de CPU pode ter códigos de operación non documentados, chamados códigos de operación ilegais. Os códigos operativos ilegais son tecnicamente parte do conxunto de instrucións. Non obstante, é posible que non estean dispoñibles de forma fiable en futuras iteracións da plataforma. Non esquezas deixar os teus pensamentos nos comentarios a continuación.