programming-languages - 从程序生成机器代码时，它将如何转换为硬件级别的操作？

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就像说该指令是类似100010101 1010101 01010101 011101010101一样。现在，这如何转换为从内存中删除某些内容的实际工作？存储器由实际的物理晶体管HOLD数据组成。是什么导致他们丢失数据是一些外部信号？

我想知道该信号是如何产生的。就像一些二进制数字如何改变物理晶体管的状态一样。除了机器代码之外，还有没有一个程序员无法明确看到的水平？我听说过微码可以在硬件级别(甚至在汇编语言以下)处理代码。但是我还是很不明白。谢谢!

最佳答案

我建议阅读Petzold的书“代码”。它在没有物理/电子知识的情况下尽可能地解释了这些事情。

在功能级别上，内存中的每一位都保持为零或一(不要陷入异常(exception)，与讨论无关)，不能删除内存，可以将其设置为零或一或组合。删除或擦除的任意定义仅是一种定义，即擦除内存的软件只是在告诉内存保持要擦除的值。

内存有两种基本类型，静态和动态。正如其名称所暗示的那样，只要您不断开电源，静态撞锤就会保持其值直到被更改。动态内存更像是一块可充电电池，在汇编程序或微代码或任何软件(通常)中，您看不到很多逻辑，这些逻辑可以使已充电的电池充满电，而空的电池则空着。想想一束水杯，每个水杯都是一点。静态内存杯中的水一直保持到倒空为止，没有蒸发，什么也没有。装有水的眼镜可以说是一，没有的眼镜可以是零(任意定义)。当您的软件要写一个字节时，有很多逻辑可以解释该指令并命令存储器进行写操作，在这种情况下，有一个小助手可以在命令时填充或清空眼镜，或者在读取时读取眼镜中的值。命令。在动态内存的情况下，玻璃杯的底部几乎没有孔，并且不断但缓慢地让水排出。因此，必须将装满一副眼镜的眼镜重新装满，这样辅助逻辑不仅会响应读和写命令，还会定期走到那排眼镜上并重新装满眼镜。你为什么要为这样不可靠的内存而烦恼呢？抽拉所需的晶体管数量是抽拉所需的晶体管数量的两倍(四倍？)。热能/功率是其两倍，大小是其两倍，价格是其两倍，加上逻辑，使用dram进行大容量存储仍然很便宜。处理器中用于寄存器和其他内容的位是基于sram的静态。大容量内存(系统内存的千兆字节)通常是动态的dram。

在处理器/计算机中完成的大部分工作是由电子设备完成的，在极少数情况下，微指令集会使用指令集或微代码(x86系列是微代码，但是当您查看所有处理器类型时，微 Controller 会每天驱动大部分时间您触摸的项目通常不会进行微码处理，因此大多数处理器都不会进行微码处理)。就像您需要一些工作人员来帮助您将C转换为汇编程序，以及将汇编程序转换为机器代码一样，也存在将该机器代码转换为对芯片各个部分和芯片外设的命令的逻辑。下载llvm或gcc源代码，以了解将要编译的程序的百分比与进行该编译所需的软件数量进行比较。您将了解需要多少个晶体管才能将8或16或32位指令转换为对某些硬件的某种命令。

我再次推荐Petzold的书，他在教计算机如何工作方面做得非常出色。

我还建议编写一个模拟器。您已经完成了汇编程序，因此您了解该级别的处理器，并且在同一处理器的汇编程序引用中，通常也定义了机器代码，因此您可以编写一个程序来读取机器代码的位和字节并实际执行功能。指令mov r0，＃11会在仿真器程序中为寄存器0设置一些变量，当您看到该指令时，将值11放入该变量并继续。我会避免使用x86，而应该使用更简单的pic 12，msp430、6502，hc11甚至是我使用的thumb指令集。无论如何，我的代码不一定很漂亮，更接近蛮力(毫无疑问，它仍然是 buggy )。如果每个阅读本文的人都采用相同的指令集定义并编写一个仿真器，则可能会有与编写仿真器的人一样多的不同实现。同样，对于硬件，获得的 yield 取决于实现设计的团队或个人。因此，在解析和执行机器代码中不仅涉及很多逻辑，而且该逻辑可以并且确实因实现而异。一个x86到另一个x86可能类似于重构软件。或者由于各种原因，团队可能会选择重做并从头开始使用其他实现。实际上，它是在旧逻辑的中间块中，与新逻辑绑定(bind)在一起的地方。

微编码就像一辆混合动力汽车。微码只是另一种指令集，即机器代码，并且需要大量逻辑来实现/执行。它在大型处理器上为您带来的好处是可以在现场修改微码。与编译器不同的是，您的C程序可能很好，但是整个编译器+计算机可能都是错误的，只需在编译器中放一个软的修复程序，就不必更换计算机，即硬件。如果可以使用微码修复错误，那么他们将以某种方式对其进行修补，以使启动时的BIOS将对芯片中的微码进行重新编程，现在您的程序可以正常运行了。无需创建或销毁晶体管，也无需添加导线，只需更改可编程部件即可。微码本质上是一个仿真器，但是非常适合于指令集的仿真器。 Google transmeta以及Linus在那儿工作时正在进行的工作。微码在该处理器上更清晰可见。

我认为回答晶体管问题的最佳方法是说，要么查看采用相对简单编程语言并将其转换为汇编器的编译器中的软件/源代码量，要么。或查看类似qemu的仿真器，以及实现能够运行程序的虚拟机需要多少软件。芯片和主板上的硬件数量与此相当，不算存储器中的晶体管，需要几百万到几百万个晶体管来实现通常几百个或更少的不同指令。如果您编写了pic12模拟器并对该任务有所了解，那么请思考6502会采取什么措施，然后先考虑z80，再考虑486，然后考虑一下64位四核intel可能会涉及到什么。处理器/芯片的晶体管数量经常被广告/吹捧，因此您还可以从中了解到组装商看不到的晶体管数量。

关于programming-languages - 从程序生成机器代码时，它将如何转换为硬件级别的操作？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/4527863/

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