Vitajte na [www.pocitac.win] Pripojiť k domovskej stránke Obľúbené stránky
Ako vyzerá strojový kód?
Strojový kód je programovací jazyk s najnižšou úrovňou. Skladá sa zo surových binárnych pokynov (sekvencie 0S a 1S), ktoré môže priamo vykonať centrálna spracovateľská jednotka počítača (CPU). Tu je koncepčný vzhľad:
* binárne znázornenie: Pokyny strojového kódu sú znázornené v binárnom (BASE-2). Každá inštrukcia je sekvenciou bitov.
* OPCODES A OPERACES: Inštrukcia má zvyčajne dve časti:
* OPCODE (Operation Code): Určuje akciu, ktorá sa má vykonať (napr. Pridať, odpočítať, presunúť údaje, preskočiť do inej časti programu). Opcode je binárne číslo.
* Operands: Určuje umiestnenie údajov alebo pamäte, na ktorých bude inštrukcia fungovať. Operandy môžu byť:
* registruje: Malé, vysokorýchlostné úložné miesta v rámci CPU.
* Adresy pamäte: Miesta v hlavnej pamäti počítača (RAM).
* Okamžité hodnoty: Konštantné hodnoty zabudované priamo do inštrukcie.
* Príklad (koncepčný):
Predstierajme, že máme veľmi zjednodušený stroj:
* OPCODE: `0001` môže znamenať„ pridať “
* Register 1: `001`
* Register 2: `010`
* Register 3: `011`
Inštrukcia strojového kódu `0001 001 010 011` by mohla znamenať:„ Pridajte obsah registra 1 do obsahu registra 2 a výsledok uložte do registra 3. “
* hexadecimálne zastúpenie (bežné): Pretože binárne je pre ľudí ťažké čítať a písať, strojový kód je často reprezentovaný v hexadecimal (základňa 16). Hexadecimal používa číslice 0-9 a písmená A-F na reprezentáciu skupín 4 bitov. Vďaka tomu je o niečo čitateľnejšia, ale stále je veľmi nízka. Vyššie uvedený príklad by mohol byť reprezentovaný ako niečo ako „1123“ v hexadecimal (každá hexistická číslica predstavuje 4 bity).
* Príklad (Intel x86 - Zjednodušený): Veľmi zjednodušené zobrazenie zostavy strojového kódu:
`` `Zostava
Mov Eax, 10; Presuňte hodnotu 10 do registra EAX
Pridať EAX, 5; Pridajte hodnotu 5 do registra EAX
`` `
Skutočným strojovým kódom pre tieto pokyny by bola séria hexadecimálnych bajtov, ktoré je veľmi ťažké priamo interpretovať. Na premenu hexu späť na niečo ako zobrazený jazyk montáže by bol potrebný demontáž.
Ako sa strojový kód líši od jazykov na vysokej úrovni
Tu je tabuľka sumarizujúca kľúčové rozdiely:
| Funkcia | Strojový kód Jazyky na vysokej úrovni (napr. Python, Java, C ++) |
| ------------------- | --------------------------------------------------- | --------------------------------------------------- |
| abstrakcia | Veľmi nízka úroveň (bez abstrakcie) Na vysokej úrovni (veľa abstrakcie)
| čitateľnosť | Pre ľudí mimoriadne ťažké čítať Relatívne ľahko čitateľné a pochopené
| prenosnosť | Nie je prenosný (strojovo špecifický) Prenosný (s tlmočníkmi alebo kompilátormi)
| Sada inštrukcií | Limited, na základe množiny inštrukcií CPU Bohaté, poskytujúce komplexné operácie
| Vývojový čas | Veľmi pomaly Oveľa rýchlejšie
| ladenie | Mimoriadne ťažké Ľahšie, s ladiacimi a chybovými správami
| Správa pamäte | Manuál (programátor riadi pamäť) Často automatické (zbierka odpadu)
| preklad | Nie je potrebný žiadny preklad (priame vykonanie) Vyžaduje kompiláciu alebo interpretáciu
| príklady | `10110000 00001010` (hypotetické) | `x =10 + 5` |
Vysvetlenie rozdielov:
* abstrakcia: Jazyky na vysokej úrovni poskytujú abstrakcie, ktoré sú zjednodušené znázornenia komplexných základných procesov. Napríklad môžete pridať dve čísla pomocou operátora `+` v Pythone. Strojový kód vyžaduje, aby ste ručne načítali čísla do registrov, použili príslušnú inštrukciu „Pridať“ a uložiť výsledok.
* Čítateľnosť: Jazyky na vysokej úrovni používajú kľúčové slová a syntax podobné angličtine, čo uľahčuje čítanie a porozumenie. Strojový kód je iba prúd čísel.
* Prenosnosť: Strojový kód je viazaný na konkrétnu architektúru CPU (napr. Intel X86, ARM). Kód napísaný pre jednu architektúru nebude bežať na inej bez významnej úpravy. Jazyky na vysokej úrovni sú navrhnuté tak, aby boli prenosnejšie. Môžu byť zostavené alebo interpretované na rôznych platformách.
* Sada inštrukcií: Strojový kód má obmedzenú sadu pokynov, ktoré priamo zodpovedajú tomu, čo môže CPU urobiť. Jazyky na vysokej úrovni majú oveľa bohatšiu sadu operácií vrátane zložitých dátových štruktúr, príkazov riadenia toku (ak/else, slučky) a vstavaných funkcií.
* Vývojový čas: Písanie programov priamo v strojovom kóde je mimoriadne náročné a náchylné na chyby. Jazyky na vysokej úrovni výrazne zrýchľujú vývoj.
* ladenie: Ladenie strojového kódu je veľmi ťažké. Aby ste našli chyby, musíte analyzovať obsah so nespracovanými pamäťami a registre CPU. Jazyky na vysokej úrovni poskytujú ladenia a chybové správy, ktoré vám pomôžu identifikovať a opraviť problémy.
* Správa pamäte: V niektorých jazykoch na vysokej úrovni (napríklad C a C ++) máte manuálnu kontrolu nad prideľovaním pamäte a deaktiváciou. V iných (ako Java a Python) je správa pamäte zväčša automatická prostredníctvom procesu nazývaného zbierka odpadu. Programovanie strojového kódu vyžaduje, aby ste priamo spravovali pamäť.
* preklad: Jazyky na vysokej úrovni nemožno priamo vykonávať CPU. Musia byť preložené do strojového kódu (alebo do stredného bytového kódu, ktorý sa potom interpretuje) prostredníctvom procesu nazývaného kompilácia alebo interpretácia.
Prečo záleží na strojovom kóde (aj keď ho zriedka píšete priamo):
* Pochopenie základov: Aj keď pravdepodobne nikdy nebudete písať strojový kód priamo, pochopenie jeho princípov vám poskytuje hlbšie ocenenie toho, ako počítače fungujú.
* Dizajn kompilátora/tlmočníka: Poznanie strojového kódu vám pomôže pochopiť, ako kompilátory a tlmočníci prekladajú kód na vysokej úrovni do spustiteľných pokynov.
* ladenie výkonu: V zriedkavých prípadoch možno budete musieť porozumieť vygenerovaným strojovým kódom, aby ste optimalizovali kritické časti vášho programu pre maximálny výkon. Často sa to deje v oblastiach citlivých na výkon, ako je vývoj hier alebo vedecké výpočty.
* Zabezpečenie: Strojový kód reverzného inžinierstva je bežná technika používaná v bezpečnostnej analýze na identifikáciu zraniteľností v softvéri.
Stručne povedané, strojový kód je základným jazykom počítačov, ale je mimoriadne nízka a je ťažké s ním pracovať. Jazyky na vysokej úrovni poskytujú abstrakcie, vďaka ktorým je programovanie oveľa jednoduchšie a produktívnejšie.