Strojový kód

Zápis strojového kódu

Strojový kód môže byť zapísaný v rôznych formách:

• Pomocou niekoľkých prepínačov. Tým sa generuje postupnosť 1 a 0. To sa používalo v začiatkoch výpočtovej techniky. Od 70. rokov 20. storočia sa už nepoužíva.
• Použitie hexadecimálnehoeditora. To umožňuje používať opcodes namiesto čísla príkazu.
• Používanie asembleru. Asembler je jednoduchší ako opkódy. Ich syntax je jednoduchšia na pochopenie ako strojový jazyk, ale ťažšia ako jazyky vysokej úrovne. Asembler sám preloží zdrojový kód do strojového kódu.
• Používanie vysokoúrovňového programovacieho jazyka umožňuje vytvárať programy, ktoré používajú kód, ktorý sa ľahšie číta a píše. Tieto programy sa prekladajú do strojového kódu. Preklad môže prebiehať v mnohých krokoch. Programy v jazyku Java sa najprv optimalizujú do bajtového kódu. Potom sa pri používaní preloží do strojového jazyka.

Predný panel raného minipočítača s prepínačmi na zadávanie strojového kódu

Typické inštrukcie strojového kódu

V inštrukčnej sade sa zvyčajne nachádza mnoho druhov inštrukcií:

• Aritmetické operácie: Sčítanie, odčítanie, násobenie, delenie.
• Logické operácie: Konjunkcia, disjunkcia, negácia.
• Operácie pôsobiace na jednotlivé bity: Posun bitov doľava alebo doprava.
• Operácie pôsobiace na pamäť: kopírovanie hodnoty z jedného registra do druhého.
• Operácie, ktoré porovnávajú dve hodnoty: väčšia ako, menšia ako, rovná sa.
• Operácie, ktoré kombinujú iné operácie: sčítanie, porovnávanie a kopírovanie, ak sa rovná nejakej hodnote (ako jedna operácia), skok do nejakého bodu programu, ak je register nulový.
• Operácie, ktoré pôsobia na tok programu: skok na nejakú adresu.
• operácie, ktoré konvertujú dátové typy: napr. prevod 32-bitového celého čísla na 64-bitové celé číslo, prevod hodnoty s pohyblivou rádovou čiarkou na celé číslo (skrátením).

Mnohé moderné procesory používajú pre niektoré príkazy mikrokód. Zložitejšie príkazy ho zvyknú používať. Často sa tak deje pri architektúrach CISC.

Pokyny

Každý procesor alebo rodina procesorov má vlastnú sadu inštrukcií. Inštrukcie sú vzory bitov, ktoré zodpovedajú rôznym príkazom, ktoré možno zadať stroju. Súbor inštrukcií je teda špecifický pre triedu procesorov, ktoré používajú (väčšinou) rovnakú architektúru.

Novšie návrhy procesorov často obsahujú všetky inštrukcie predchodcu a môžu sa pridať ďalšie inštrukcie. Niekedy novší návrh zruší alebo zmení význam kódu inštrukcie (zvyčajne preto, že je potrebná na nové účely), čo ovplyvní kompatibilitu kódu; dokonca aj takmer úplne kompatibilné procesory môžu vykazovať mierne odlišné správanie pre niektoré inštrukcie, ale to je zriedka problém.

Systémy sa môžu líšiť aj v ďalších detailoch, ako je usporiadanie pamäte, operačné systémy alebo periférne zariadenia. Pretože program sa zvyčajne spolieha na takéto faktory, rôzne systémy zvyčajne nespustia rovnaký strojový kód, aj keď sa používa rovnaký typ procesora.

Väčšina inštrukcií má jedno alebo viac polí opcode. Určujú základný typ inštrukcie. Ďalšie polia môžu udávať typ operandov, režim adresovania atď. Môžu existovať aj špeciálne inštrukcie, ktoré sú obsiahnuté v samotnom opkóde. Tieto inštrukcie sa nazývajú immediates.

Návrhy procesorov sa môžu líšiť aj v iných ohľadoch. Rôzne inštrukcie môžu mať rôznu dĺžku. Môžu mať aj rovnakú dĺžku. Ak majú všetky inštrukcie rovnakú dĺžku, môže to návrh zjednodušiť.

Príklad

Architektúra MIPS má inštrukcie dlhé 32 bitov. Táto časť obsahuje príklady kódu. Všeobecný typ inštrukcie je v poli op (operácia). Je to najvyšších 6 bitov. Inštrukcie typu J (skok) a I (okamžitý) sú plne uvedené v op. Inštrukcie typu R (register) obsahujú pole funct. Určuje presnú operáciu kódu. Polia používané v týchto typoch sú:

      6 5 5 5 5 5 6 bitov [ op | rs | rt | rd |hamt| funct] R-typ [ op | rs | rt | address/immediate] I-typ [ op | target address ] J-typ

rs, rt a rd označujú operandy registra. shamt udáva veľkosť posunu. Polia address alebo immediate obsahujú priamo operand.

Príklad: sčítajte registre 1 a 2. Výsledok umiestnite do registra 6. Je zakódovaný:

[ op | rs | rt | rd |hamt| funct] 0 1 2 6 0 32 desiatková sústava 000000 00001 00010 00110 00000 100000 binárna sústava

Načítanie hodnoty do registra 8. Vezmite ju z pamäťovej bunky 68 buniek za miestom uvedeným v registri 3:

[ op | rs | rt | address/immediate] 35 3 8 68 decimálne 100011 00011 01000 00000 00001 000100 binárne

Prejdite na adresu 1024:

[ op | cieľová adresa ] 2 1024 desiatková 000010 00000 00000 00000 10000 000000 binárna

Súvisiace stránky

• Binárna číselná sústava
• Kvantové počítače
• Súbor inštrukcií
• Počítač s redukovanou inštrukčnou sadou