Предыдущий урок: Как работает компьютер? Часть 58. Из чего состоит команда ассемблера: мнемоника и операнды
Мы уже подробно разбирали, что внутри процессора есть специальная сверхбыстрая память — регистры. Они являются самой близкой к вычислительным узлам процессора памятью, и доступ к ним происходит практически мгновенно. Теперь, когда мы знакомы со структурой команд ассемблера (мнемоника и операнды), давайте посмотрим, как регистры становятся главными героями почти любой программы на этом языке.
Если представить оперативную память (ОЗУ) как большой склад с данными, то регистры — это рабочий стол инженера или верхние карманы его жилета. То, с чем он работает прямо сейчас, лежит прямо под рукой, чтобы не бегать на склад по каждому пустяку. Каждая операция, требующая данных из далёкой оперативной памяти, отнимает драгоценные такты процессора. Поэтому эффективная программа на ассемблере стремится как можно дольше хранить нужные данные и промежуточные результаты именно в регистрах.
В нашем курсе мы будем использовать для простоты универсальные имена: R1, R2, R3 и так далее. Это наши основные регистры общего назначения. В реальных процессорах у них есть исторические названия (AX, BX, CX, EAX, EBX, RCX и т.д.), но суть от этого не меняется. Важно запомнить: R1, R2, R3 — это временные переменные, которые процессор использует для текущих вычислений.
Давайте рассмотрим на практическом примере, как регистры используются в программе. Допустим, нам нужно вычислить простое выражение: (5 + 3) * 2
Вот как будет выглядеть алгоритм на ассемблере с использованием наших регистров:
- Помещаем первое число в регистр R1: MOV R1, 5 ; Теперь в R1 лежит число 5. Команда MOV копирует число 5 в регистр R1.
- Прибавляем второе число к значению в R1:ADD R1, 3 ; Прибавляем 3 к R1. Теперь в R1 лежит 5 + 3 = 8. Команда ADD прибавляет число 3 к тому, что уже находится в R1, и сохраняет результат обратно в R1.
- Теперь нужна операция умножения. Умножение часто требует двух операндов. Поместим множитель в другой регистр, чтобы не потерять текущий результат в R1. MOV R2, 2 ; Помещаем число 2 в регистр R2
- Умножаем значение в R1 на значение в R2. Результат можно сохранить обратно в R1.
MUL R1, R2 ; Умножаем R1 на R2. Теперь в R1 лежит 8 * 2 = 16. Здесь MUL (multiply) — это мнемоника для умножения.
Весь наш код выглядит так:
MOV R1, 5 ; R1 = 5
ADD R1, 3 ; R1 = 5 + 3
MOV R2, 2 ; R2 = 2
MUL R1, R2 ; R1 = R1 * R2
В данном простом примере можно было бы обойтись и одним, если бы наша архитектура это позволяла (например, командой MUL R1, 2). Но часто вычисления сложнее, и необходимо хранить несколько промежуточных значений одновременно, чтобы не терять их. Регистры R1, R2, R3 как раз и предоставляют нам такую возможность — иметь несколько значений «в уме» на разных этапах вычислений.
Важно помнить, что количество регистров ограничено. Их не тысячи, а всего несколько штук (чаще 8-16). Это ценный ресурс. Опытный программист на ассемблере продумывает алгоритм так, чтобы максимально эффективно использовать это ограниченное пространство, сводя к минимуму медленные операции с основной памятью.
Спасибо за внимание!
Следующий урок: Как работает компьютер? Часть 60. Процесс сборки: от текста к машинному коду
👍 Ставьте лайки если хотите разбор других интересных тем.
👉 Подписывайся на IT Extra на Дзен чтобы не пропустить следующие статьи
________________________________________________________________________
👇
Понравилась статья? В нашем Telegram-канале ITextra мы каждый день делимся такими же понятными объяснениями, а также свежими новостями и полезными инструментами. Подписывайтесь, чтобы прокачивать свои IT-знания всего за 2 минуты в день!