Strojový kód

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Strojový kód je posloupnost instrukcí procesoru vyjádřená čísly.

Každý typ procesoru je při návrhu vybaven instrukční sadou, která obsahuje instrukce pro manipulaci s pamětí a řízení toku zpracování instrukcí. Instrukční sada dvou procesorů se může částečně překrývat. Pokud instrukční sada procesoru A obsahuje celou instrukční sadu jiného procesoru B, říkáme, že procesor A je zpětně kompatibilní s procesorem B. V některých případech se při posuzování kompatibility uvažují pouze aplikační instrukce (nikoliv speciální instrukce určené pouze pro operační systém).

Některé procesory mohou mít kromě externí instrukční sady ještě odlišnou interní instrukční sadu. To je příklad procesorů Intel Pentium Pro a vyšších a AMD K5 a vyšších, kteří se kombinací CISCové externí a RISCové interní sady vyrovnávají s nutností zvýšit rychlost a přitom udržet kompatibilitu s instrukční sadou i386.

Instrukce se zapisují jako sekvence bitů, tedy jako číslo. Nejčastěji se instrukce skládá z bitového pole určující kód instrukce a bitových polí popisující operandy. Instrukce může mít třeba čtyři operandy, existují ovšem i instrukce bez operandů (nebo s operandy implicitními, tedy vždy stejnými, nezapsanými do kódu).

Operandem může být konstanta neboli přímá hodnota (bitové pole je přímo hodnota operandu), registr nebo adresa v paměti. Většina procesorů má hned několik způsobů jak zadat adresu v paměti, za základní lze považovat zadání hodnoty adresy nebo zadání čísla registru (adresou je pak hodnota registru). V instrukční sadě i386 lze adresu zadat i jako součet (bázového) registru, indexovaného registru vynásobeného jednou z konstant 1,2,4 a konstanty.

Programování přímo ve strojovém kódu je značně pracné a už se používá spíše výjimečně. Nevýhodou je používání číselných kódů, ale především nutnost přepočítávat adresy skoků po každém vložení nebo ubrání instrukce.

Programátoři proto pracují ve vyšších programovacích jazycích, nebo alespoň v jazyku symbolických adres (assembler), které jsou specializovanými programy (překladači) překládány do strojového kódu příslušného procesoru.

[editovat] Typy instrukčních sad

RISC - redukovaná instrukční sada - instrukcí je relativně málo a jsou jednoduché na dekódování, často mají dokonce pevnou šířku.
CISC - kompletní instrukční sada - instrukcí je relativně hodně a mají silně proměnnou délku.

[editovat] Příklady

Příkladem instrukce ze sady i386 je 11001101 00100001 (0xCD 0x21), v assembleru int 21h. Int znamená interrupt a 0x21 (tedy 33) je operand zadaný konstantou. Příkladem nejdelší instrukce i386 (ve skutečnosti tak dlouhé, že nefunguje - prefix F0 (lock) musíte odstranit) je

F0 6626 67C7 845E 7856 3412 F0DE BC9A - lock mov dword [es:esi+ebx*2+0x12345678],0x9abcdef0.

Nejkratší instrukcí je třeba nop (nic nedělej) s kódem 0x90. Ve skutečnosti se ale jedná o instrukci xchg ax,ax (vyměň registr ax s registrem ax, tedy skutečně instrukce bez efektu), rozdělitelnou na kód (10010) a registrový operand (000 znamená ax, resp. eax v 32bitovém módu).