Konekieli

Konekieli on tietokoneen suorittimen ymmärtämä formaali kieli, joka koostuu sarjasta konekielisiä käskyjä (käskysarja tai käskykanta, engl. Instruction set).[1] Konekieli on sarja binäärisiä bittejä eli ykkösiä ja nollia, joita tietokone tulkitsee käskyiksi ja operandeiksi.[2]

Konekieltä W65C816S -mikroprosessorin tietokoneen näytössä

Kaikki, mitä tietokone lopulta tekee, muodostuu konekielisistä käskyistä. Konekieli, kuten kaikki mitä tietokone perimmiltään tekee, koostuu biteistä eli ykkösistä ja nollista. Konekieli on esitystapa tietokoneohjelmalle, joka on lähinnä bittitasoa.

Suorittimen käyttämä konekieli riippuu sen arkkitehtuurista, esimerkiksi x86-arkkitehtuurin suorittimella varustettu kone ajaa x86-konekieltä ja PowerPC-suorittimella PowerPC-konekieltä.

Historia

Ensimmäiset tietokoneet 1940-luvulla ohjelmoitiin konekielellä: ennen tallennetun ohjelman tietokonetta ohjelmointi tehtiin fyysisesti laitetta muuttamalla.[3] Myöhemmin kehitettiin ihmiselle havainnollisempia tapoja esittää konekieliset käskyt. Esimerkiksi symbolinen komento ADD voidaan tulkita konekieliseksi komennoksi 10110111. Syntyi symbolinen konekieli eli assembly. Havainnollisemmat ohjelmat oli sitten käännettävä erityisellä ohjelmalla, kääntäjällä, konekieliseksi koodiksi, joka voitiin syöttää tietokoneeseen sen ymmärtämässä muodossa, eli bitteinä.

Kullakin konekielellä on oma symbolinen vastineensa, esimerkiksi x86-arkkitehtuurin konekieltä vastaa x86-assembly.

Symbolisenkin konekielen käyttö on vaivalloista, joten yleensä ohjelmoinnissa käytetään korkean tason ohjelmointikieliä, esimerkiksi C:tä, joka käännetään konekieleksi tai tulkataan konekielisellä ohjelmalla. Korkean tason ohjelmointikielet mahdollistavat myös saman ohjelman käytön eri konekieltä käyttävissä tietokoneissa.

Konekieliset käskyt

Konekielinen käsky on bittikuvio, jolla on suorittimelle erityismerkitys. Suoritin hakee konekieliset käskyt yksi kerrallaan keskusmuistista ja toimii niiden ohjeiden perusteella. Konekielisen käskyn tulkinta riippuu suorittimen laitteistosta (elektroniikka) ja suorittimen sisäisestä ohjelmasta (mikrokoodi).

Konekielinen käsky koostuu kahdesta osasta:

  • operaatiokoodi (opcode) kertoo mitä tulee tehdä (esimerkiksi yhteenlasku)
  • osoitusmuoto, joka ilmoittaa, mille muistiosoitteille tai suorittimen sisäisille rekistereille operaatio tulee tehdä

Esimerkiksi konekielinen käsky 10110100 10110111 voi merkitä käskynä suorittimelle, että se laskee kahden sisäisen rekisterin sisällöt yhteen ja siirtää tuloksen kolmannen rekisterin osoittamaan muistipaikkaan. Symbolisella konekielellä käsky olisi esimerkiksi ADD A,B,@C

Lisäksi käskyissä voi olla etuliitteitä ja valinnaisia osia.[4]

Käskykanta-arkkitehtuuri

Käskykanta-arkkitehtuuri (engl. instruction set architecture, ISA) sisältää osoittamismoodit, konekieliset käskyt, tietotyypit, rekisterit, muistiarkkitehtuurin, keskeytykset ja poikkeuskäsittelyn.[5] Arkkitehtuuri voidaan toteuttaa myös erityislaatuisella mikrokoodilla, jolloin suoritin voidaan osioida aliosiin.[6]

Käskykantalaajennus

Käskykantalaajennuksella tarkoitetaan suorittimen konekielen lisätoimintoja, jotka ovat valinnaisia suorittimen toteutuksessa tai muutoin eivät kuulu osana normaalia käskykantaa.

Yleisiä esimerkkitapauksia ovat SIMD-tyyppiset laajennukset kuten SSE tyypillisten suorittimien käskykantaan.

Katso myös

Lähteet
  1. Machine Language Instructions (PDF) cs.umsl.edu. Viitattu 10.7.2018.
  2. David Hemmendinger: Machine language Encyclopaedia Britannica. Viitattu 10.7.2018.
  3. B. Jack Copeland: The Modern History of Computing plato.stanford.edu. 2006. Viitattu 7.10.2021. (englanniksi)
  4. Encoding Real x86 Instructions c-jump.com. Viitattu 29.9.2017. (englanniksi)
  5. Instruction set Computer Hope. Viitattu 7.6.2019. (englanniksi)
  6. Methods for partitioning mainframe instruction sets to implement microprocessor based emulation thereof Google Patents. Viitattu 7.6.2019. (englanniksi)
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.