Що таке комп’ютерні інструкції?

Досить легко зрозуміти, що на комп’ютерах працює програмне забезпечення, наприклад операційна система або веб-браузер. Однак навіть загальновідомо, що програмне забезпечення розробляється шляхом написання коду будь-якою з багатьох мов програмування. Як правило, цей код скомпільовано у формат, який може працювати комп’ютер.

Комп’ютери не можуть зрозуміти python, C, Java або будь-яку іншу мову програмування. Потрібно, щоб будь-які інструкції були надані у форматі його набору інструкцій. Набір інструкцій — це збірка комп’ютерних інструкцій. У кожній деталі зазначено, яку операцію потрібно виконати та з якими даними. Найпоширенішим комп'ютерним набором команд є x86. Зокрема, варіант x86-64 також називають AMD64.

Повнота набору інструкцій

Існує чотири основні категорії інструкцій, які необхідні для того, щоб комп’ютер міг працювати. Арифметичні, логічні та зсувні інструкції. Інструкції щодо переміщення даних між системною пам'яттю та регістрами. Інструкції введення та виведення. Керування програмою та інструкції щодо стану.

Арифметичні, логічні інструкції та інструкції зсуву дозволяють комп’ютеру виконувати обчислення. Цей піднабір інструкцій використовується для виконання фактичних обчислень. Усі дані, необхідні процесору для роботи, зберігаються в оперативній пам’яті. Щоб ЦП мав доступ до нього для роботи з ним. Однак дані повинні бути в регістрах процесора. Таким чином, інструкції, які переміщують дані між оперативною пам’яттю та регістрами, мають вирішальне значення для продуктивності.

Хоча комп’ютери роблять багато речей, як правило, є певна взаємодія людини. Захоплення цих взаємодій і робота з ними має вирішальне значення для підтримки інтерактивності комп’ютерів. Крім того, комп’ютерний код часто може розділятися на дві окремі гілки, і потрібно зробити вибір, яку з них взяти. Вони відомі як інструкції розгалуження і необхідні для складного програмування, включаючи цикли for і while. Керівні інструкції також є основою для забезпечення виконання операцій у правильному порядку.

Що таке інструкція?

Інструкція — це певна частина функціональності, яку може виконати процесор. Операція зазвичай відображається з короткою назвою інструкції. Фактична інструкція закодована як короткий код операції. Багато операцій повинні виконувати свою операцію над деякими даними. Адресна інформація для цих даних відома як операнди. Основна операція зазвичай відома як NOP. NOP - це скорочення від «без операції». NOP не вимагає жодних додаткових операндів, оскільки він наказує ЦП залишатися бездіяльним протягом одного тактового циклу. У x86 NOP кодується як 0x90.

JMP — ще одна операція. Він регулює програмний лічильник, який вказує на наступну інструкцію. Як правило, наступна інструкція, яка буде виконана, є наступною інструкцією в списку. Однак це не може бути вірним для обох випадків, коли ви дійдете до оператора розгалуження. JMP дозволяє гілці переходити вперед або назад до набору інструкцій, потенційно далеко, дозволяючи програмному забезпеченню продовжувати роботу за призначенням. У x86 JMP кодується як 0xE9…0xEB, 0xFF/4 і 0xFF/5. JMP візьме операнд, який деталізує адресу пам'яті, до якої потрібно оновити програмний лічильник, щоб вказати на правильну наступну інструкцію.

Висновок

Комп’ютерна інструкція, також відома як машинна інструкція, є окремою інструкцією як частиною набору інструкцій. Інструкції детально описують точні операції, які повинен виконати процесор. Більшість, але не всі, потребують роботи з даними та викликаються разом із операндами. Ці операнди вказують на регістри, які містять дані, з якими потрібно працювати.