Procesor je hodně zjednodušeně elektronický čip, který umí přijmout nějakou kombinaci bitů na vstupu a na základě této kombinace vyprodukovat jinou kombinaci bitů na výstupu. Instrukce procesoru Na obrázku níže je příklad 6 bitové instrukce 010011. Instrukce procesoru ⚠️ Důležité k zapamatování: Instrukcím v bitové podobě se říká česky strojový kód (z anglického machine code).
Šířka instrukce je počet bitů v instrukci. Každý procesor je vyrobený na danou šířku instrukce. 1 V minulém díle jsem použil příklad instrukce v procesoru, kde byla šířka instrukce 6 bitů. 010011 Toto je pouze příklad. O tom co ty instrukce dělají a co jednotlivé bity znamenají si povíme později. ⚠️ Důležité k zapamatování: Procesor na vstupu zpracovává instrukce sériově tedy za sebou, jednu po druhé. Vstupní instrukce procesoru Realita je trochu složitější, moderní procesory podporují variabilní délku instrukce až do určité maximální délky, to však není pro běžného ajťáka podstatné. ↩︎ ...
Moderní procesory mají frekvence mezi 2 až 5 GHz (gigahertz). 1 GHz znamená jedna miliarda cyklů za vteřinu. Cyklus procesoru si můžete představit jako jeden krok potřebný pro splnění nějaké instrukce. Na obrázku níže je příklad instrukce, která potřebuje 5 cyklů pro zpracování. Různé instrukce vyžadují různý počet cyklů. Cyklus procesoru
Výstupní bity jsou instrukce prováděné procesorem na zbytku systému v počítači. Toto jsou konkrétní elektronické signály, kterými procesor může úkolovat všechny ostatní komponenty v počítači okolo sebe, samozřejmě na základě vstupních instrukcí. Výstupní bity procesoru ale nemají žádnou pevnou šířku, dokonce ani žádný společný kanál, kterým by společně putovaly všechny výstupní instrukce, jako je to u vstupních bitů. Procesor komunikuje se zbytkem počítače prostřednictvím sběrnic na základní desce. O těch budu mluvit v pozdější kapitole. ...
Ihned po zapnutí počítače zůstává procesor vypnutý 1. Procesor je z historických důvodů 2 postavený tak, že při svém zapnutí okamžitě příjmá instrukce a jakmile je všechny spustí až do konce, tak se zase vypne. Při zapnutí počítače však není možné, aby procesor přijímal instrukce protože není vůbec jasné, odkud se ty instrukce mají vzít. O to se v moderních počítačích stará základní deska. Jakmile základní deska zjistí, odkud má procesor číst instrukce tak procesor zapne a rovnou mu řekne, kde se instrukce nachází. ...
Instrukční sada je předepsaná norma instrukcí která určuje, jaké instrukce musí procesor podporovat a jak se tyto instrukce mají v procesoru chovat. ⚠️ Důležité k zapamatování: Každý procesor je vyrobený pro jednu konkrétní instrukční sadu. Procesory podporující více instrukčních sad se nevyrábí. Mezi moderní a běžné instrukční sady patří: x86 – starší počítače a procesory. x86-64 (nebo jen x64) – rozšíření x86, prakticky ve všech počítačích, notebocích a serverech všude na světě. ARM – mobilní telefony a tablety ⚠️ Některé instrukční sady lze zaměnit, některé ne. ...
Předpokládejme, že máme nějaký starší procesor s fixní délkou instrukce 16 bitů. Do tohoto procesoru se může poslat následující instrukce. 1011101001101011 Tato instrukce se skládá ze dvou částí: opcode – toto je identifikátor konkrétní instrukce. data – data obsahují další parametry k instrukci. Může jít například o adresu v paměti nebo konkrétní hodnotu která se má někam uložit, například pro dokončení nějaké matematické operace.
Představme si, že během provozu počítače jsou nějaké bity uloženy v RAM paměti a v různých perzistentních komponentách. Nějaké bity RAM paměť ale i běžná perzistentní uložiště jsou adresovatelná zařízení. To znamená, že všechny bity jsou rozdělené do nějakých kousků 1 a každý tento kousek má svoji vlastní adresu. Tato adresa je obyčejné číslo. Bitové adresy Pro vyjádření adresy v paměti se v praxi používá hexadecimální vyjádření. (např.: 0x00000FF). ...
Co všechno vlastně lze pomocí instrukcí dělat? Moderní instrukční sady podporují až tisíce různých instrukcí. Pro běžného ajťáka však stačí vědět, že většina instrukcí spadá pod následující typy. Přesunové instrukce - posílání bitů z jednoho místa na jiné místo Řídící instrukce - instrukce ovlivňující tok programu Aritmeticko-matematické instrukce - instrukce pro provádění logických a matematických úloh
Přesunové instrukce jsou jakékoliv instrukce pro posílání bitů z jednoho místa do jiného místa. Zjednodušeně jde o tyto přesuny 1: Z RAM paměti do RAM paměti (do jiného místa v RAM paměti) Z RAM paměti do I/O komponenty Z I/O komponenty do RAM paměti Z I/O komponenty do jiné I/O komponenty Přesuny jsou zpravidla zpracovány na úrovni CPU registrů a posléze až do RAM paměti a dál. Toto je ale pro běžného ajťáka nepodstatný detail. ↩︎ ...