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| 機器語言 | |
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機器語言，是一種指令集的體系。這種指令集，稱機器碼（machine code），是電腦的CPU可直接解讀的數據。機器碼有時也被稱為原生碼（Native Code），這個名詞比較強調某種編程語言或庫，它與運行平台相關的部份。[1]
雖然大多數的語言可以既可被編譯（Compiled）又可被解譯（interpreted），但大多數只在一種情況下能夠良好運行。在一些編程系統中，程序要經過幾個階段的編譯，一般而言，後階段的編譯往往更接近機器語言。這種常用的使用技巧最早在1960年代末用於BCPL，編譯程序先編譯一個叫做「0代碼」的轉換程序（representation），然後再使用虛擬器轉換到可以運行於機器上的真實代碼。這種成功的技巧之後又用於Pascal和P-code，以及Smalltalk和二進制碼，雖然在很多時候，中間過渡的代碼往往是解譯，而不是編譯的。
基本介紹
指令系統是計算機硬件的語言系統，也叫機器語言，它是軟件和硬件的主要界面，從系統結構的角度看，它是系統程序員看到的計算機的主要屬性。
因此指令系統表徵了計算機的基本功能決定了機器所要求的能力，也決定了指令的格式和機器的結構。對不同的計算機在設計指令系統時，應對指令格式、類型及操作功能給予應有的重視。
語言介紹
機器語言是用二進制代碼表示的計算機能直接識別和執行的一種機器指令的集合。它是計算機的設計者通過計算機的硬件結構賦予計算機的操作功能。機器語言具有靈活、直接執行和速度快等特點。
一條指令就是機器語言的一個語句，它是一組有意義的二進制代碼，指令的基本格式如：操作碼字段地址碼字段其中操作碼指明了指令的操作性質及功能，地址碼則給出了操作數或操作數的地址。
用機器語言編寫程序，編程人員要首先熟記所用計算機的全部指令代碼和代碼的涵義。手編程序時，程序員得自己處理每條指令和每一數據的存儲分配和輸入輸出，還得記住編程過程中每步所使用的工作單元處在何種狀態。這是一件十分繁瑣的工作，編寫程序花費的時間往往是實際運行時間的幾十倍或幾百倍。而且，編出的程序全是些0和1的指令代碼，直觀性差，還容易出錯。現在，除了計算機生產廠家的專業人員外，絕大多數的程序員已經不再去學習機器語言了。[2]
指令格式
計算機的指令格式與機器的字長、存儲器的容量及指令的功能都有很大的關係。從便於程序設計、增加基本操作並行性、提高指令功能的角度來看，指令中應包含多種信息。但在有些指令中，由於部分信息可能無用，這將浪費指令所占的存儲空間，並增加了訪存次數，也許反而會影響速度。因此，如何合理、科學地設計指令格式，使指令既能給出足夠的信息，又使其長度儘可能地與機器的字長相匹配，以節省存儲空間，縮短取指時間，提高機器的性能，這是指令格式設計中的一個重要問題。
計算機是通過執行指令來處理各種數據的。為了指出數據的來源、操作結果的去向及所執行的操作，一條指令必須包含下列信息：
（1）操作碼。它具體說明了操作的性質及功能。一台計算機可能有幾十條至幾百條指令，每一條指令都有一個相應的操作碼，計算機通過識別該操作碼來完成不同的操作。
（2）操作數的地址。CPU通過該地址就可以取得所需的操作數。
（3）操作結果的存儲地址。把對操作數的處理所產生的結果保存在該地址中，以便再次使用。
（4）下條指令的地址。執行程序時，大多數指令按順序依次從主存中取出執行，只有在遇到轉移指令時，程序的執行順序才會改變。為了壓縮指令的長度，可以用一個程序計數器（ProgramCounter，PC）存放指令地址。每執行一條指令，PC的指令地址就自動+1（設該指令只占一個主存單元），指出將要執行的下一條指令的地址。當遇到執行轉移指令時，則用轉移地址修改PC的內容。由於使用了PC，指令中就不必明顯地給出下一條將要執行指令的地址。
一條指令實際上包括兩種信息即操作碼和地址碼。操作碼（OperationCode，OP）用來表示該指令所要完成的操作（如加、減、乘、除、數據傳送等），其長度取決於指令系統中的指令條數。
地址碼用來描述該指令的操作對象，它或者直接給出操作數，或者指出操作數的存儲器地址或寄存器地址（即寄存器名）。
指令包括操作碼域和地址域兩部分。根據地址域所涉及的地址數量，常見的指令格式有以下幾種。
①三地址指令：一般地址域中A1、A2分別確定第一、第二操作數地址,A3確定結果地址。下一條指令的地址通常由程序計數器按順序給出。
②二地址指令：地址域中A1確定第一操作數地址，A2同時確定第二操作數地址和結果地址。
③單地址指令：地址域中A 確定第一操作數地址。固定使用某個寄存器存放第二操作數和操作結果。因而在指令中隱含了它們的地址。
④零地址指令：在堆棧型計算機中，操作數一般存放在下推堆棧頂的兩個單元中，結果又放入棧頂,地址均被隱含，因而大多數指令只有操作碼而沒有地址域。
⑤可變地址數指令：地址域所涉及的地址的數量隨操作定義而改變。如有的計算機的指令中的地址數可少至 0個，多至6個。
語言特點
總況
1.大量繁雜瑣碎的細節牽制着程序員，使他們不可能有更多的時間和精力去從事創造性的勞動，執行對他們來說更為重要的任務。如確保程序的正確性、高效性。
2.程序員既要駕馭程序設計的全局又要深入每一個局部直到實現的細節，即使智力超群的程序員也常常會顧此失彼，屢出差錯，因而所編出的程序可靠性差，且開發周期長。
3.由於用機器語言進行程序設計的思維和表達方式與人們的習慣大相徑庭，只有經過較長時間職業訓練的程序員才能勝任，使得程序設計曲高和寡。
4.因為它的書面形式全是"密"碼，所以可讀性差，不便於交流與合作。
5.因為它嚴重地依賴於具體的計算機，所以可移植性差，重用性差。
這些弊端造成當時的計算機應用未能迅速得到推廣。
弱通用性
各計算機公司設計生產的計算機，其指令的數量與功能、指令格式、尋址方式、數據格式都有差別，即使是一些常用的基本指令，如算術邏輯運算指令、轉移指令等也是各不相同的。因此，儘管各種型號計算機的高級語言基本相同，但將高級語言程序編譯成機器語言後，其差別也是很大的。因此將用機器語言表示的程序移植到其他機器上去幾乎是不可能的。從計算機的發展過程已經看到，由於構成計算機的基本硬件發展迅速，計算機的更新換代是很快的，這就存在軟件如何跟上的問題。大家知道，一台新機器推出交付使用時，僅有少量系統軟件（如操作系統等）可提交用戶，大量軟件是不斷充實的，尤其是應用程序，有相當一部分是用戶在使用機器時不斷產生的，這就是所謂第三方提供的軟件。
為了緩解新機器的推出與原有應用程序的繼續使用之間的矛盾，1964年在設計IBM360計算機時所採用的系列機思想較好地解決了這一問題。從此以後，各個計算機公司生產的同一系列的計算機儘管其硬件實現方法可以不同，但指令系統、數據格式、I/O系統等保持相同，因而軟件完全兼容（在此基礎上，產生了兼容機）。當研製該系列計算機的新型號或高檔產品時，儘管指令系統可以有較大的擴充，但仍保留了原來的全部指令，保持軟件向上兼容的特點，即低檔機或舊機型上的軟件不加修改即可在比它高檔的新機器上運行，以保護用戶在軟件上的投資。