Машинный код: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Интерактивная навигация по истории
[отпатрулированная версия][отпатрулированная версия]
← Предыдущая правка
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
орфография, пунктуация
отмена правки 140271524 участника 198.163.197.28 (обс.) предположительно, вандализм, модели "48" вообще не значится в списке
Метка: отмена
 
(не показано 16 промежуточных версий 13 участников)
Строка 1: Строка 1:
{{эта статья|о системе команд в целом|Код операции|об инструкциях}}
{{эта статья|о системе команд в целом|Код операции|об инструкциях}}
{{нет ссылок|дата=2022-12-11}}
[[Файл:Цифровой код ЭВМ «Минск-22».jpg|200px|thumb|Памятка программиста, 1960-е годы. Цифровой (машинный) код «[[Минск-22]]»]]
[[Файл:Цифровой код ЭВМ «Минск-22».jpg|200px|thumb|Памятка программиста, 1960-е годы. Цифровой (машинный) код «[[Минск-22]]»]]
'''Маши́нный код''' ('''платфо́рменно-ориенти́рованный код'''), '''маши́нный язы́к''' — [[система команд]] (набор кодов операций) конкретной [[компьютер|вычислительной машины]], которая [[интерпретатор|интерпретируется]] непосредственно [[процессор]]ом или [[Микрокод|микропрограммами]] этой вычислительной машины.<ref name="Dict">{{книга|заглавие=Толковый словарь по вычислительным системам|оригинал=Dictionary of Computing|ответственный=Под ред. В. Иллингуорта и др.: Пер. с англ. А. К. Белоцкого и др.; Под ред. Е. К. Масловского|место={{М.}}|издательство=Машиностроение|год=1990|страниц=560|isbn=5-217-00617-X (СССР), ISBN 0-19-853913-4 (Великобритания)|тираж=70000 (доп.)}}</ref>
'''Маши́нный код''' ('''платфо́рменно-ориенти́рованный код'''), '''маши́нный язы́к''' — [[система команд]] (набор кодов операций) конкретной [[компьютер|вычислительной машины]], которая [[интерпретатор|интерпретируется]] непосредственно [[процессор]]ом или [[Микрокод|микропрограммами]] этой вычислительной машины.<ref name="Dict">{{книга|заглавие=Толковый словарь по вычислительным системам|оригинал=Dictionary of Computing|ответственный=Под ред. В. Иллингуорта и др.: Пер. с англ. А. К. Белоцкого и др.; Под ред. Е. К. Масловского|место={{М.}}|издательство=Машиностроение|год=1990|страниц=560|isbn=5-217-00617-X (СССР), ISBN 0-19-853913-4 (Великобритания)|тираж=70000 (доп.)}}</ref>
Строка 19: Строка 20:
== Машинный код как язык программирования ==
== Машинный код как язык программирования ==
{{seealso|Язык ассемблера}}
{{seealso|Язык ассемблера}}
Машинный код можно рассматривать как примитивный [[язык программирования]] или как самый низкий уровень представления [[компилятор|скомпилированных]] или [[ассемблер|ассемблированных]] компьютерных программ. Хотя вполне возможно создавать программы прямо в машинном коде, сейчас это делается редко в силу громоздкости кода и трудоёмкости ручного управления ресурсами процессора, за исключением ситуаций, когда требуется экстремальная [[Оптимизация (информатика)|оптимизация]]. Поэтому подавляющее большинство программ пишется на [[Высокоуровневый язык программирования|языках более высокого уровня]] и транслируется в машинный код [[компилятор]]ами. Машинный код иногда называют '''нативным кодом''' (также '''собственным''' или '''родным кодом''' — от {{lang-en|native code}}), когда говорят о платформенно-зависимых частях языка или библиотек.<ref>{{cite web|url=http://www.developer.com/net/cplus/print.php/2197621|title=Managed, Unmanaged, Native: What Kind of Code Is This?|author=Kate Gregory.|date=28 апреля 2003|accessdate=2012-03-27|archiveurl=https://www.webcitation.org/68313Lm0E?url=http://www.developer.com/net/cplus/print.php/2197621|archivedate=2012-05-30|deadlink=no}}</ref>
Машинный код можно рассматривать как примитивный [[язык программирования]] или как самый низкий уровень представления [[компилятор|скомпилированных]] или [[ассемблер|ассемблированных]] компьютерных программ. Хотя вполне возможно создавать программы прямо в машинном коде, сейчас это делается редко в силу громоздкости кода и трудоёмкости ручного управления ресурсами процессора, за исключением ситуаций, когда требуется экстремальная [[Оптимизация (информатика)|оптимизация]]. Поэтому подавляющее большинство программ пишется на [[Высокоуровневый язык программирования|языках более высокого уровня]] и транслируется в машинный код [[компилятор]]ами. Машинный код иногда называют '''нативным кодом''' (также '''собственным''' или '''родным кодом''' — от {{lang-en|native code}}), когда говорят о платформенно-зависимых частях языка или библиотек.<ref>{{cite web|url=http://www.developer.com/net/cplus/print.php/2197621|title=Managed, Unmanaged, Native: What Kind of Code Is This?|author=Kate Gregory.|date=2003-04-28|accessdate=2012-03-27|archiveurl=https://www.webcitation.org/68313Lm0E?url=http://www.developer.com/net/cplus/print.php/2197621|archivedate=2012-05-30|deadlink=no}}</ref>


Программы на [[Интерпретируемый язык программирования|интерпретируемых языках]] (таких как [[Бейсик|Basic]] или [[Python]]) не транслируются в машинный код; вместо этого они либо исполняются непосредственно [[интерпретатор]]ом языка, либо транслируются в псевдокод ([[байт-код]]). Однако интерпретаторы этих языков (которые сами можно рассматривать как процессоры), как правило, представлены в машинном коде.
Программы на [[Интерпретируемый язык программирования|интерпретируемых языках]] (таких как [[Бейсик|Basic]] или [[Python]]) не транслируются в машинный код; вместо этого они либо исполняются непосредственно [[интерпретатор]]ом языка, либо транслируются в псевдокод ([[байт-код]]). Однако интерпретаторы этих языков (которые сами можно рассматривать как процессоры), как правило, представлены в машинном коде.
Строка 40: Строка 41:
: {{color|green|BB 11 01}} {{color|blue|B9 0D 00}} {{color|green|B4 0E}} {{color|blue|8A 07}} {{color|green|43}} {{color|blue|CD 10}} {{color|green|E2 F9}} {{color|blue|CD 20}} {{color|magenta|48 65 6C 6C 6F 2C 20 57 6F 72 6C 64 21}}
: {{color|green|BB 11 01}} {{color|blue|B9 0D 00}} {{color|green|B4 0E}} {{color|blue|8A 07}} {{color|green|43}} {{color|blue|CD 10}} {{color|green|E2 F9}} {{color|blue|CD 20}} {{color|magenta|48 65 6C 6C 6F 2C 20 57 6F 72 6C 64 21}}


{{Hider hiding
|title = Комментарии к программе
|content =
Данная программа работает при её размещении по смещению 100<sub>16</sub>. Отдельные инструкции выделены цветом:
Данная программа работает при её размещении по смещению 100<sub>16</sub>. Отдельные инструкции выделены цветом:
* {{color|green|BB 11 01}}, {{color|blue|B9 0D 00}}, {{color|green|B4 0E}}, {{color|blue|8A 07}} — команды присвоения значений регистрам.
* {{color|green|BB 11 01}}, {{color|blue|B9 0D 00}}, {{color|green|B4 0E}}, {{color|blue|8A 07}} — команды присвоения значений регистрам.
Строка 56: Строка 54:
XXXX:010A {{color| green| inc bx}} ; перейти к следующему байту строки (увеличить смещение на 1)
XXXX:010A {{color| green| inc bx}} ; перейти к следующему байту строки (увеличить смещение на 1)
XXXX:010B {{color| blue| int 10h}} ; вызов прерывания 10h
XXXX:010B {{color| blue| int 10h}} ; вызов прерывания 10h
XXXX:010D {{color| green| loop 0108}} ; если cx≠0, то уменьшить cx на 1 и перейти по адресу 0108
XXXX:010D {{color| green| loop 0108}} ; уменьшить cx на 1 и, если результат≠0, то перейти по адресу 0108
XXXX:010F {{color| blue| int 20h}} ; прерывание 20h: завершить программу
XXXX:010F {{color| blue| int 20h}} ; прерывание 20h: завершить программу
XXXX:0111 {{color|magenta|HW db 'Hello, World!'}} ; строка, которую требуется напечатать
XXXX:0111 {{color|magenta|HW db 'Hello, World!'}} ; строка, которую требуется напечатать
}}


== См. также ==
== См. также ==
Строка 69: Строка 66:


[[Категория:Машинный код| ]]
[[Категория:Машинный код| ]]
{{Выполнение программы}}

Текущая версия от 16:07, 20 сентября 2024

Эта статья о системе команд в целом; об инструкциях см. Код операции.
Памятка программиста, 1960-е годы. Цифровой (машинный) код «Минск-22»

Маши́нный код (платфо́рменно-ориенти́рованный код), маши́нный язы́к — система команд (набор кодов операций) конкретной вычислительной машины, которая интерпретируется непосредственно процессором или микропрограммами этой вычислительной машины.[1]

Компьютерная программа, записанная на машинном языке, состоит из машинных инструкций, каждая из которых представлена в машинном коде в виде т. н. опкода — двоичного кода отдельной операции из системы команд машины. Для удобства программирования вместо числовых опкодов, которые только и понимает процессор, обычно используют их условные буквенные мнемоники. Набор таких мнемоник, вместе с некоторыми дополнительными возможностями (например, некоторыми макрокомандами, директивами), называется языком ассемблера.

Каждая модель процессора имеет собственный набор команд, хотя во многих моделях эти наборы команд сильно перекрываются. Говорят, что процессор A совместим с процессором B, если процессор A полностью «понимает» машинный код процессора B. Если процессоры A и B имеют некоторое подмножество инструкций, по которым они взаимно совместимы, то говорят, что они одной «архитектуры» (имеют одинаковую архитектуру набора команд).

Машинная инструкция

[править | править код]
Основная статья: Инструкция (информатика)

Каждая машинная инструкция выполняет определённое действие, такое как операция с данными (например, сложение или копирование машинного слова в регистре или в памяти) или переход к другому участку кода (изменение порядка исполнения; при этом переход может быть безусловным или условным, зависящим от результатов предыдущих инструкций). Любая исполнимая программа состоит из последовательности таких атомарных машинных операций.

Операции, записываемые в виде одной машинной инструкции, можно разделить на «простые» (элементарные операции) и «сложные». Кроме того, большинство современных процессоров состоит из отдельных «исполнительных устройств» — вычислительных блоков, которые умеют исполнять лишь ограниченный набор простейших операций. При исполнении очередной инструкции специальный блок процессора — декодер — транслирует (декодирует) её в последовательность элементарных операций, понимаемых конкретными исполнительными устройствами.

Архитектура набора команд процессора определяет, какие операции он способен выполнять, и какой машинной инструкции какие числовые коды операций (опкоды) соответствуют. Опкоды бывают постоянной длины (у RISC-, MISC-архитектур) и диапазонной (у CISC-архитектур; например: для архитектуры x86 команда имеет длину от 8 до 120 битов).

Современные суперскалярные процессоры способны выполнять несколько машинных инструкций за один такт.

Машинный код как язык программирования

[править | править код]
См. также: Язык ассемблера

Машинный код можно рассматривать как примитивный язык программирования или как самый низкий уровень представления скомпилированных или ассемблированных компьютерных программ. Хотя вполне возможно создавать программы прямо в машинном коде, сейчас это делается редко в силу громоздкости кода и трудоёмкости ручного управления ресурсами процессора, за исключением ситуаций, когда требуется экстремальная оптимизация. Поэтому подавляющее большинство программ пишется на языках более высокого уровня и транслируется в машинный код компиляторами. Машинный код иногда называют нативным кодом (также собственным или родным кодом — от англ. native code), когда говорят о платформенно-зависимых частях языка или библиотек.[2]

Программы на интерпретируемых языках (таких как Basic или Python) не транслируются в машинный код; вместо этого они либо исполняются непосредственно интерпретатором языка, либо транслируются в псевдокод (байт-код). Однако интерпретаторы этих языков (которые сами можно рассматривать как процессоры), как правило, представлены в машинном коде.

Микрокод

[править | править код]
Основная статья: Микрокод

В некоторых компьютерных архитектурах поддержка машинного кода реализуется ещё более низкоуровневым слоем программ, называемых микропрограммами. Это позволяет обеспечить единый интерфейс машинного языка у всей линейки или семейства компьютеров, которые могут иметь значительные структурные отличия между собой, и облегчает перенос программ в машинном коде между разными моделями компьютеров. Примером такого подхода является семейство компьютеров IBM System/360 и их преемников: несмотря на разные шины шириной от 8 до 64 бит и выше, тем не менее, у них общая архитектура на уровне машинного языка.

Использование слоя микрокода для реализации эмулятора позволяет компьютеру представлять архитектуру совершенно другого компьютера. В линейке System/360 это использовалось для переноса программ с более ранних машин IBM на новое семейство — например, эмулятор IBM 1401/1440/1460 на IBM S/360 model 40.

Абсолютный и позиционно-независимый код

[править | править код]

Абсолютный код (англ. absolute code) — программный код, пригодный для прямого выполнения процессором[1], то есть код, не требующий дополнительной обработки (например, разрешения ссылок между различными частями кода или привязки к адресам в памяти, обычно выполняемой загрузчиком программ). Примерами абсолютного кода являются исполнимые файлы в формате .COM и загрузчик ОС, располагаемый в MBR. Часто абсолютный код понимается в более узком смысле как позиционно-зависимый код (то есть код, привязанный к определённым адресам памяти).

Позиционно-независимый код (англ. position-independent code) — программа, которая может быть размещена в любой области памяти, так как все ссылки на ячейки памяти в ней относительные (например, относительно счётчика команд). Такую программу можно переместить в другую область памяти в любой момент, в отличие от перемещаемой программы, которая хотя и может быть загружена в любую область памяти, но после загрузки должна оставаться на том же месте.[1]

Возможность создания позиционно-независимого кода зависит от архитектуры и системы команд целевой платформы. Например, если во всех инструкциях перехода в системе команд должны указываться абсолютные адреса, то код, требующий переходов, практически невозможно сделать позиционно-независимым. В архитектуре x86 непосредственная адресация в инструкциях работы с данными представлена только абсолютными адресами, но поскольку адреса данных считаются относительно сегментного регистра, который можно поменять в любой момент, это позволяет создавать позиционно-независимый код со своими ячейками памяти для данных. Кроме того, некоторые ограничения набора команд могут сниматься с помощью самомодифицирующегося кода или нетривиальных последовательностей инструкций.

Программа «Hello, world!»

[править | править код]

Программа «Hello, world!» для процессора архитектуры x86 (ОС MS DOS, вывод при помощи BIOS прерывания int 10h) выглядит следующим образом (в шестнадцатеричном представлении):

BB 11 01 B9 0D 00 B4 0E 8A 07 43 CD 10 E2 F9 CD 20 48 65 6C 6C 6F 2C 20 57 6F 72 6C 64 21

Данная программа работает при её размещении по смещению 10016. Отдельные инструкции выделены цветом:

  • BB 11 01, B9 0D 00, B4 0E, 8A 07 — команды присвоения значений регистрам.
  • 43 — инкремент регистра BX.
  • CD 10, CD 20 — вызов программных прерываний 1016 и 2016.
  • E2 F9 — команда для организации цикла.
  • Малиновым показаны данные (строка «Hello, world!»).

Тот же код ассемблерными командами: 

XXXX:0100     mov     bx, 0111h       ; поместить в bx смещение строки HW
XXXX:0103     mov     cx, 000Dh       ; поместить в cx длину строки HW
XXXX:0106     mov     ah, 0Eh         ; поместить в ah номер функции прерывания 10h
XXXX:0108     mov     al, [bx]        ; поместить в al значение ячейки памяти, адрес которой находится в bx
XXXX:010A     inc     bx              ; перейти к следующему байту строки (увеличить смещение на 1)
XXXX:010B     int     10h             ; вызов прерывания 10h
XXXX:010D     loop    0108            ; уменьшить cx на 1 и, если результат≠0, то перейти по адресу 0108
XXXX:010F     int     20h             ; прерывание 20h: завершить программу
XXXX:0111 HW  db      'Hello, World!' ; строка, которую требуется напечатать

См. также

[править | править код]

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ 1 2 3 Толковый словарь по вычислительным системам = Dictionary of Computing / Под ред. В. Иллингуорта и др.: Пер. с англ. А. К. Белоцкого и др.; Под ред. Е. К. Масловского. — М.: Машиностроение, 1990. — 560 с. — 70 000 (доп.) экз. — ISBN 5-217-00617-X (СССР), ISBN 0-19-853913-4 (Великобритания).
  2. ↑ Kate Gregory. Managed, Unmanaged, Native: What Kind of Code Is This? (28 апреля 2003). Дата обращения: 27 марта 2012. Архивировано 30 мая 2012 года.
Источник — https://ru.wikipedia.org/ruwiki/w/index.php?title=Машинный_код&oldid=140310725