机器代码如何与处理器通信？

Question

我们以Python为例。如果我没有弄错，当你在其中编程时，计算机首先将代码“翻译”为C.然后再从C到汇编。汇编是用机器代码编写的。 （这只是一个模糊的想法，我有这个，所以纠正我，如果我错了）但是什么是机器代码写的，或者更确切地说，处理器如何处理其指令，它如何“找出”该怎么办？

Answer 1

  

如果我没有记错，当你编程时，计算机首先将代码“翻译”为C.

不，不。除了它是用于系统编程的最广泛的编程语言之外，C并不特别。

Python解释器将Python代码转换为由虚拟机执行的所谓P-Code。该虚拟机是读取P-Code的实际解释器，并且P-Code的每个blip使得解释器执行预定义的代码路径。这与本机二进制机器代码控制CPU的方式不同。更现代的方法是将P代码转换为本机代码。

CPython解释器本身是用C编写的，并且已经编译成本机二进制文件。基本上，本机二进制文件只是一长串数字（操作码），其中每个数字指定一定的操作。一些操作码告诉机器，其后面的数字的定义数量不是操作码而是参数。

CPU本身包含一个所谓的指令解码器，它按编号读取本机二进制数，并且对于读取的每个操作码，它为实现此特定操作码的CPU电路供电。有操作码，用于寻址存储器，将数据从存储器加载到寄存器中的操作码等等。

  

处理器如何处理其指令，它如何“找出”该怎么做？

对于每个操作码，它只是一个二进制模式，CPU上有一个自己的电路。如果操作码的模式与启用此操作码的“开关”匹配，则此电路将对其进行处理。

这是一本关于它的维基书： http://en.wikibooks.org/wiki/Microprocessor_Design

几年前，一些人用简单的功能逻辑和存储器IC构建了一台完整的工作计算机，即没有涉及微控制器或类似设备。名为"Big Mess o' Wires"的整个项目或多或少都是从头开始构建的CPU。唯一一个nerdier会用单个晶体管构建那个东西（实际上并没有那么多的困难）。他还提供了一个模拟器，它允许您查看CPU如何在内部工作，解码每条指令并执行它：Big Mess o' Wires Simulator

Answer 2

机器代码不“与处理器通信”。

相反，处理器“知道如何评估”机器代码。在[广泛] Von Neumann架构中，这个机器代码（程序）可以被认为是一个可索引的数组，其中每个单元包含一个机器代码指令（或数据，但我们现在忽略它）。

CPU“查看”当前指令（通常由PC或Program Counter识别）并决定要做什么（这可以直接用晶体管/“裸机”完成，或者它可以被翻译甚至更低级别的代码）：这被称为fetch-decode-execute周期。

执行指令时会发生副作用，例如设置控制标志，将值放入寄存器或跳转到程序中的其他索引（更改PC）等。请参阅此simple overview of a CPU，其中包含上述内容。

每条指令的评估 - 正如遇到的那样 - 以及导致传统处理器运行的副作用的相互作用。

（当然，现代CPU 非常复杂并做了很多巧妙的事情！）

Answer 3

电力。电路，存储器和逻辑门。

_{另外，我认为Python通常被解释，而不是通过C→汇编→机器代码编译。}

Answer 4

这叫做microcode。它是CPU中的代码，它读取机器代码指令并将其转换为低级数据流。

例如，当CPU遇到add指令时，微代码描述了如何获取这两个值，将它们提供给ALU进行计算，以及将结果放在何处。