CPU怎么认识代码的?

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2020-10-02 01:18

# 语言这个东西?

首先说明下,我们正常使用的python、C++、C语言等等,我们自己能读得懂的语言,包括汇编语言,CPU都是不认识的,CPU 只认识一种语言,那就是 机器语言,也就是我们很多人,或者很多老师,或者很多老鸟,很多大佬都提到的 机器码

#机器码是什么?

机器码是CPU可以认识的,可以按照这个机器码去执行相对应指令的代码,我们可以认识它就是一些 十六进制 字符。

比如下面这些,就是机器码

:200000007592007591007590FFC294C295C29612001ED294D295D29612001E0200097DC8E5
:0B0020007EC87FF8DFFEDEFADDF6226E
:00000001FF

# CPU上电执行程序过程

RAM 和 ROM 是永远躲不开的话题,我们编译成的机器码最后会烧录到一个ROM的位置,这个位置保存的东西掉电可保存,这个是基本操作。

然后开机的第一件事,就是把ROM里面的程式,程式是很多台湾的工程师这样说明的,我们叫程序,不管叫什么,都是一堆二进制代码,把这些代码拷贝到RAM里面,然后CPU就从RAM的指定位置去开始执行程序。

很经典

#什么是汇编代码?

汇编代码和机器码是有对应关系的,所以我们很多时候分析一个C语言代码的流程,特别是那种未定义行为的时候,我们都反编译成汇编来看,汇编代码就代表了CPU的执行顺序,CPU就是按照汇编代码来执行对应的指令的。

如下是51单片机的一段汇编代码

;流水灯程序

P1M0 DATA 092H
P1M1 DATA 091H
ORG 00H
MOV P1M0,#00000000B
MOV P1M1,#00000000B
MOV P1,#11111111B

START:
    CLR P1.4        ; 置0,
    CLR P1.5        ; 置0,
    CLR P1.6        ; 置0,
    LCALL DELAY     ; 延时0.2s
    SETB P1.4       ; 置1,点亮LED
    SETB P1.5       ; 置1,点亮LED
    SETB P1.6       ; 置1,点亮LED
    LCALL DELAY     ; 延时0.2s
    LJMP START      ; 进行重新循环
DELAY:
    MOV R5,#200      ; 执行MOV指令为1个机器周期
D1:
    MOV R6, #200     ; 执行的时间为:1*20 个机器周期
D2:
    MOV R7, #248    ; 该条指令执行了: 1*20*20
    DJNZ R7,$       ; 该条指令执行了: 2*20*20*248
    DJNZ R6, D2     ; 该条指令执行了: 2*20*20 个机器周期
    DJNZ R5, D1     ; 该条指令执行了: 2*20
    RET             ; 该条指令执行了: 2

END

#机器代码和汇编代码的对应关系

每个CPU都有指令集,这个对应关系也就是指令集的对应关系,例如51单片机的指令集是这样的。

指令集

如果我们使用wave来编写汇编代码的话,可以看到汇编代码和机器码的对应关系

汇编对应机器码

我们随便解析一个指令

 CLR P1.4        ; 置0,
 CLR P1.5        ; 置0,
 CLR P1.6        ; 置0,

这三条指令是把 对应的GPIO口拉低的,这三条指令对应的机器码是

0009H C294 CLR P1.4
000BH C295 CLR P1.5
000DH C296 CLR P1.6

我们看看指令集里面的C2是干嘛的

CLR bit 直接位清  C2

那后面对应的 94是什么意思呢?看看这个图片就明白了,P1口的基地址是90H,P1.4就是偏移 4位,那就是94H了

外设端口地址

#后续

这篇文章就先讲这么多,还有hex和bin文件的关系,还是有很多东西可以深挖的,后面在讲讲。

我们知道了CPU的机器指令集,可以修改hex让CPU按照我们的想法去工作,听起来还是很酷的。



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