Как железо "понимает" программу?, очень детский вопрос Опции

[Vagant]

Здравствуйте,

Поскольку я только учусь проектировать встраиваемые системы то возникают всякие наивные вопросы. Один из них - как железо (hardware) понимает написанную на человеческом языке программу (software) во встраиваемой системе (embedded system)?

В книжках пишут что команда, например

add R2 R1

преобразуется в последовательность кодов которые микропроцессор исполняет. Но мне тогда непонятно откуда берутся эти коды и как микропроцессор их понимает?

[toweroff]

копните сначала в сторону "цифровой автомат", птицу (ПТЦА - прикладная теория цифровых автоматов).
Также схемотехника - стандартная логика, регистры, мультиплексоры, счетчики, АЛУ (арифметико-логическре устройство) и т.д.

Тогда уже будет более-менее понятно, откуда берутся машинные циклы и сама методика выборки, дешифрации и обработки команды...

Причина редактирования: Ненужное цитирование.

[DpInRock]

коды придумывает изготовитель микропроцессоров. От фонаря.
Последовательность кодов какими-либо средствами записывается в память программ процессора. После специального сигнала СБРОС проц начинает своими способами вытаскивать коды команд последовательно, одну за другой. начинает он это делать обычно с самой первой по порядку команды. Но это необязательно. Адрес самой первой команды после СБРОСА производитель также сообщает.

[Vagant]

копните сначала в сторону "цифровой автомат", птицу (ПТЦА - прикладная теория цифровых автоматов).
Также схемотехника - стандартная логика, регистры, мультиплексоры, счетчики, АЛУ (арифметико-логическре устройство) и т.д.

Тогда уже будет более-менее понятно, откуда берутся машинные циклы и сама методика выборки, дешифрации и обработки команды...

А существует ли простой и ясный ответ на мой вроде бы простой вопрос? Имеется ввиду, ответ без привлечения всей теории цифровых систем.

коды придумывает изготовитель микропроцессоров. От фонаря.

Хотя вид кода и выглядит произвольным для человека но ведь процессор знает какой код что означает. Вот откуда он это знает?

Сообщение отредактировал Vagant - Sep 6 2009, 15:21

[DpInRock]

Вы чего это? Процессор - просто проигрыватель кодов. Откуда DVD player знает как надо киану ривза показывать?

Сообщение отредактировал DpInRock - Sep 6 2009, 15:45

[Vagant]

Вы чего это? Процессор - просто проигрыватель кодов. Откуда DVD player знает как надо киану ривза показывать?

Имелись ввиду коды команд процессора - их то он знает. А данные, конечно, разные могут быть.

Сообщение отредактировал Vagant - Sep 6 2009, 15:52

[domowoj]

add R2 R1

преобразуется в последовательность кодов которые микропроцессор исполняет. Но мне тогда непонятно откуда берутся эти коды и как микропроцессор их понимает?

Нет процесср не поймет "add R2 R1" , он понимает только код (8 или16 разрядов в засимости от проц.)
Существуют программы именуемые ассемблерами или компиляторами, которые из "add R2 R1" делают код понятный процессору , чтобы выполнить именно эту операцию.
Для лучшего понимания почитайте например Хоровиц "энд" Хилл или Титце "энд"Шенк,
они гуляют в нете в эл. виде

[Vagant]

Нет процесср не поймет "add R2 R1" , он понимает только код (8 или16 разрядов в засимости от проц.)

Так вот я и стараюсь разобраться как процессор понимает коды своих команд. (После компиляции файла на языке Си или Ассемблер создаётся файл с машинными кодами, это понятно.)

А вот почему, например, одно 8-ми (или 16-ричное) число является кодом процессора а другое нет?

P.S. Спасибо, Хоровиц у меня есть - буду читать.

Сообщение отредактировал Vagant - Sep 6 2009, 16:18

[DpInRock]

Производитель процессоров сказал - код такой-то - такая команда, сякой-то - сякая. А код эдакий - вобще не команда, а отстой. Запрещаю!!!
А производители компиляторов уже подстраиваются под конкретного производителя процессоров.

Ну, и программу процессор никак не понимает. Он видит из нее исключительно кусочки по одной команде. И ему глубоко наплевать на остальное.
И если вместо настоящиъх кодов ему подсунуть фигню, он все равно будет чего-то делать. В смысле, фигню. Процессор никогда не стоит без дела. Всегда извлекает команды и выполняет. (Есть особые случаи, когда он ничего не делает, но это - особые случаи).

И когда память команд заканчивается, он продолжает засасывать команды из воздуха.

Сообщение отредактировал DpInRock - Sep 6 2009, 16:35

[Microwatt]

А вот почему, например, одно 8-ми (или 16-ричное) число является кодом процессора а другое нет?

P.S. Спасибо, Хоровиц у меня есть - буду читать.

Поищите древнюю книгу Б.Соучека. Микропроцессор по молекулам разжеван.
Основу процессора составляет жесткая комбинационная схема с регистром команд на входе. Команда тактовым импульсом защелкивается в регистре и схема выдает все необходимые сигналы на коммутаторы, подключая к арифметическому устройству нужные регистры. В следующем такте результат с выхода АЛУ защелкивается в выходном регистре (аккумуляторе), а во входном - следующая команда.
Поле команды разбивается изготовителем на определенные зоны для описания адресов операндов и, собственно, самой процедуры, которую нужно выполнить. В принципе, формат команды может быть задан произвольным, но под него нужна более сложная в проектировании комбинационная схема.
Как отличаются числа от команд? Обычно, первое слово - команда. В нем, при необходимости и указывают будут ли последующие слова числами или командами и сколько их будет, если команда сложная, из нескольких слов. Все это "расшивается" (дешифруется) все в той же комбинационной схеме при расшифровке поля команды.
Структура команд, полей адресов и данных у разных процессоров крайне разнообразна. Тут можно только самые общие принципы очертить.

[Vagant]

Производитель процессоров сказал - код такой-то - такая команда, сякой-то - сякая. А код эдакий - вобще не команда, а отстой. Запрещаю!!!
А производители компиляторов уже подстраиваются под конкретного производителя процессоров.

Понятно. А выполнение кода команды происходит в процессоре на логическом и/или физическом уровне?

[vvvvv]

Понятно. А выполнение кода команды происходит в процессоре на логическом и/или физическом уровне?

На физическом уровне все устройства в процессоре работают с двумя уровнями напряжения 0 и 3V. Если процессору подается на 8 разрядную шину 8 разных уровней напряжения,он смотрит какие из них 0V, какие 3V. И в ответ выполняет работу в соответствии с полученной информацией. И точно также выставляет на своих выводах уровни 0V и 3V в зависимости от того, какой результат его вычислений. 0V считается логическим нулем, 3V считается логической единицей.Но процессор этого не знает. Нули и единицы это для людей. Процессор работает только с напряжениями.

[Прохожий]

Понятно. А выполнение кода команды происходит в процессоре на логическом и/или физическом уровне?

Простите, а Вы цифровую схемотехнику где-нибудь проходили?
Чтобы разобраться с вопросом, надо знать, что такое сумматор, арифметико-логическое устройство, устройство управления, микропрограмма.
Дело в том, что любой алгоритм, изложенный формально, неважно на чем, можно представить двояко:
1. В виде параллельно-последовательной схемы.
2. В виде последовательности команд (операторов).
Что в настоящее время и происходит.
Люди, умеющие писать программы на С, выбирают микроконтроллеры, а те, кто изучил тот же С, но несколько модифицированный,
занимаются FPGA, CPLD и прочей твердотельной гадостью.

[DpInRock]

У процессора нет никаких уровней. Уровни есть у ВАС. Т.е. вы заставляете процессор делать нечто, что выражается в каком-либо конкретном выражении. К примеру. Вы заставляете его зажечь лампочку. Для этого вы даете ему съесть набор команд, которые приводят к данному событию.

Если лмпочка подключена к ПРОГРАММНО УПРАВЛЯЕМОМУ ВЫВОДУ микропроцессора, то существует всегда команда, с помощью которой вы можете выдать на этот вывод ЛОГИЧЕСКИЙ НОЛЬ или 1. Этот логический уровень воспринимается лампочкой как соответсвующее напряжение на своих выводах (0 или 5 вольт, например). И получив 5 вольт - она зажигается. Получив 0 вольт - гаснет.

В данном случае абстрагирование от уровней напряжения получило название логического уровня. Но ничем от этого уровня не отличающегося. Просто удобнее разговаривать людям. А кроме того, удобно применять математику к логическму уровню. Писанины меньше.

---
По опыту. Всегда помните, что любой процессор начинает выборку команд с фиксированного вполне определенного адреса (чаще всего с 0).
И именно с этого адреса должна располагаться программа. ВСЕГДА!!!!! Без всяких исключений.

Сообщение отредактировал DpInRock - Sep 6 2009, 18:39

[head_sk]

коды придумывает изготовитель микропроцессоров. От фонаря.

Я бы не сказал что от фонаря. Когда я писал свой синтезируемый процессор, я выбирал далеко не от фонаря.