Čo sú počítačové pokyny?

Je celkom ľahké pochopiť, že na počítačoch je spustený softvér, ako je operačný systém alebo webový prehliadač. Je však dokonca všeobecne známe, že softvér sa vyvíja písaním kódu v ktoromkoľvek z mnohých programovacích jazykov. Zvyčajne je tento kód skompilovaný do formátu, ktorý môže počítač spustiť.

Počítače nerozumejú pythonu, C, Jave ani inému programovaciemu jazyku. Potrebuje, aby boli všetky inštrukcie poskytnuté vo formáte jeho inštrukčnej sady. Inštrukčná sada je zbierka počítačových inštrukcií. Každá podrobne uvádza, aká operácia sa má vykonať a na akých údajoch. Najbežnejšou počítačovou inštrukčnou sadou je x86. Konkrétne variant x86-64 sa označuje aj ako AMD64.

Úplnosť súboru pokynov

Existujú štyri hlavné kategórie inštrukcií, ktoré sú potrebné na to, aby počítač mohol fungovať. Aritmetické, logické a posunové inštrukcie. Pokyny na presun údajov medzi systémovou pamäťou a registrami. Vstupné a výstupné inštrukcie. Ovládanie programu a pokyny k stavu.

Aritmetické, logické a posuvné inštrukcie umožňujú počítaču vykonávať výpočty. Táto podmnožina inštrukcií sa používa na vykonávanie skutočných výpočtov. Všetky dáta, s ktorými CPU potrebuje pracovať, sú uložené v RAM. Aby mal CPU k nemu prístup, aby na ňom mohol pracovať. Údaje však musia byť v registroch spracovateľov. Inštrukcie, ktoré presúvajú údaje medzi RAM a registrami, sú preto pre výkon rozhodujúce.

Zatiaľ čo počítače robia veľa vecí, zvyčajne existuje určitá ľudská interakcia. Zachytenie týchto interakcií a zaobchádzanie s nimi je rozhodujúce pre udržanie interakcie počítačov. Okrem toho sa počítačový kód môže často rozdeliť na dve odlišné vetvy a je potrebné rozhodnúť, ktorú z nich si vybrať. Sú známe ako inštrukcie vetvenia a sú potrebné pre komplexné programovanie, vrátane slučiek for a while. Riadiace pokyny sú tiež základom pre zabezpečenie toho, aby operácie prebiehali v správnom poradí.

Čo je to pokyn?

Inštrukcia je definovaná funkcia, ktorú môže procesor vykonať. Operácia sa zvyčajne zobrazuje s krátkym názvom inštrukcie. Skutočná inštrukcia je zakódovaná ako krátky operačný kód. Mnoho operácií musí vykonať svoju operáciu na niektorých údajoch. Informácie o adrese pre tieto údaje sú známe ako operandy. Najzákladnejšia operácia je všeobecne známa ako NOP. NOP je skratka pre „no operation“. NOP nevyžaduje žiadne ďalšie operandy, pretože inštruuje CPU, aby zostal nečinný počas jedného hodinového cyklu. V x86 je NOP zakódované ako 0x90.

JMP je ďalšia prevádzka. Upravuje počítadlo programu, ktoré ukazuje na ďalšiu inštrukciu. Vo všeobecnosti je ďalšou inštrukciou, ktorá sa má vykonať, nasledujúca inštrukcia v zozname. To však nemôže platiť pre oba prípady, keď sa dostanete k rozvetveniu. JMP umožňuje vetve preskočiť dopredu alebo dozadu na sadu inštrukcií, ktoré sú potenciálne ďaleko, čo umožňuje softvéru pokračovať podľa plánu. V x86 je JMP kódovaný ako 0xE9…0xEB, 0xFF/4 a 0xFF/5. JMP vezme operand, ktorý podrobne uvádza adresu pamäte, na ktorú je potrebné aktualizovať počítadlo programu, aby ukazovalo na správnu ďalšiu inštrukciu.

Záver

Počítačová inštrukcia, tiež známa ako strojová inštrukcia, je jedna inštrukcia ako súčasť inštrukčnej sady. Pokyny podrobne uvádzajú presné operácie, ktoré má procesor dokončiť. Väčšina, ale nie všetky, potrebuje pracovať s údajmi a volá sa popri operandoch. Tieto operandy poukazujú na registre, ktoré obsahujú údaje, s ktorými sa má pracovať.