모든 CPU는 처음부터 특정 명령어 세트를 지원하도록 설계되었습니다. 명령어 집합은 CPU가 수행할 수 있는 하드 코딩된 연산 집합입니다. 이러한 작업은 예를 들어 두 숫자를 더하거나 프로그램의 다른 부분으로 이동하거나 두 값을 비교하는 것일 수 있습니다. 컴퓨터가 수행할 수 있는 각 작업은 opcode로 고유하게 표현됩니다.
연산 코드
프로그램을 실행할 때 CPU는 프로그램 카운터를 사용하여 다음에 수행해야 하는 명령을 추적합니다. 명령어를 가져올 때 프로그램 카운터는 다음 명령어의 시작을 가리키도록 명령어 길이만큼 증가합니다. 각 명령어는 opcode로 구성됩니다. 명령어에 따라 피연산자를 포함하거나 포함하지 않을 수 있습니다. 피연산자는 상수 값이거나 CPU 레지스터 또는 시스템 RAM의 값 위치에 대한 포인터일 수 있습니다.
완전한 명령을 가져오면 디코딩해야 합니다. 이것은 CPU가 opcode와 피연산자를 분리하는 프로세스입니다. 디코딩된 opcode는 CPU의 특정 전기 경로를 활성화하거나 비활성화하여 올바른 작동을 초래하는 데 사용됩니다.
명령이 디코딩되면 실행됩니다. CPU의 정확한 동작은 작업에 따라 다릅니다. 더하기 연산은 두 값을 합산합니다. 점프 작업은 프로그램에서 점프할 위치를 계산합니다. 비교 작업은 두 값을 비교합니다. NOP는 No Operation을 의미하므로 NOP 작업은 유휴 상태로 유지됩니다.
그러면 대부분의 명령이 작업 결과를 출력합니다. 이 출력은 프로세서 레지스터로 갈 수 있고 필요한 경우 시스템 RAM으로 갈 수 있습니다. 이러한 각 작업은 완료하는 데 단일 클록 주기가 걸립니다.
불법 옵코드
각 CPU 아키텍처에는 제조업체에서 게시한 특정 opcode 목록이 있습니다. 이러한 opcode의 값은 반드시 플랫폼 간 동일한 것은 아니므로 소프트웨어를 다른 아키텍처에 맞게 컴파일해야 합니다. 어떤 경우에는 제조업체가 문서화되지 않은 opcode도 포함합니다. 이를 "불법 opcode"라고 합니다. 불법적인 opcode는 문서화되지 않았지만 호출될 때마다 동일한 기능을 수행합니다. 그러나 문서화되지 않은 비표준 기능으로서 CPU 아키텍처를 업데이트하면 간단히 제거할 수 있습니다.
Apple II의 일부 초기 컴퓨터 게임은 특정 불법 opcode에 의존했습니다. 그런 다음 IIc가 게임에 필요한 불법 opcode를 제거함에 따라 최신 Apple IIc CPU 개정판에서 성능 및 안정성 문제를 겪었습니다. 불법 opcode는 콘텐츠를 크래킹하는 해적과의 싸움에서 모호함을 통한 보안 방법으로 저작권 보호 서클에서도 사용되었습니다. 일부 불법 opcode는 단순히 디버깅 도구 및 오류 처리기로 사용됩니다.
x86 명령어 세트에는 많은 수의 문서화되지 않은 불법 opcode가 포함되어 있습니다. 흥미롭게도 이들 중 일부는 Intel과 AMD CPU 간에 공유되며, 이는 두 회사가 문서화되지 않은 상태에서 공개적으로 목적을 인식하고 있음을 나타냅니다.
컴파일러와 어셈블리
대부분의 프로그램은 고급 언어로 작성됩니다. 이것들은 상대적으로 읽기 쉽고 학습 곡선을 최소화하기 위해 종종 영어 단어나 속기를 사용합니다. 컴퓨터가 이러한 프로그램을 실행하려면 컴파일해야 합니다. 컴파일러는 기본적으로 번역기입니다. 높은 수준의 코드를 가져와 CPU가 이해할 수 있는 명령인 컴퓨터 코드로 변환합니다.
일부 언어에서는 기계어 코드를 즉석에서 생성하는 이전에 컴파일된 프로그램을 통해 컴파일되지 않은 코드를 실행할 수도 있습니다. 어셈블리는 개발자가 수행된 작업을 직접 확인하고 제어할 수 있도록 속기를 사용하는 저수준 프로그래밍 언어입니다. NOP는 어셈블리 속기의 예입니다.
결론
명령어 세트는 CPU 아키텍처가 실행할 수 있는 공식 기능의 목록입니다. 수행할 수 있는 작업 목록입니다. 이러한 작업은 CPU에 하드 코딩되고 해당 opcode를 사용하여 호출됩니다.
소프트웨어는 일반적으로 컴파일러를 사용하여 사람이 읽을 수 있는 고급 코드에서 CPU가 읽을 수 있는 기계어로 번역합니다. 때로는 CPU 아키텍처에 불법 opcode라고 하는 문서화되지 않은 opcode가 있을 수 있습니다. 잘못된 opcode는 기술적으로 명령어 세트의 일부입니다. 그러나 향후 플랫폼 반복에서는 안정적으로 사용하지 못할 수 있습니다. 아래 댓글에 여러분의 생각을 남겨주세요.