Как процессор ''понимает'' машинный код?

Question

[Boris_Britva1611]

Как процессор понимает нули и единицы?
Вернее выражаясь, как происходит преобразование нулей и единиц в электрический сигнал.
Я только начал изучать данную тему и понимаю что есть ОЗУ, регистры, АЛУ и многое другое.
Есть ли в ЦПУ ЦАП? Так как приходит в голову только преобразование цифровой информации в аналоговый сигнал.

Comments

[Дмитрий]

https://youtube.com/c/AlekOS1/videos
Может пригодится

[Boris_Britva1611]

спасибо!

[Boris_Britva1611]

Дмитрий, только вчера смотрел про ассемблер из его видео, и оттуда и возник вопрос))

Answer 1

[VoidVolker]

Никак не понимает - у него нет сознания для понимания чего бы-то ни было. Биты сами по себе реализуются на физическом уровне: есть сигнал - есть бит, нет сигнала - ноль. И далее сигнал либо идет дальше либо нет. Есть транзисторы - на базе транзисторов строятся другие логические элементы, которые перенаправляют сигнал дальше в зависимости от состояния. И вот это все вместе позволяет делать вещи такого типа: если вот тут такое-то сочетание битов, то сложить содержимое вот этих двух регистров, если другое - то вычесть и т.д. (примерно, конечно). В процессоре есть декодер команд - вот в нем и реализована вся эта логика по выполнению команд. Рекомендую изучить основы компьютерной схемотехники, устройство процессоров, транзисторов и как оно все работает.

Comments

[Boris_Britva1611]

получается что нет никаких нулей ,единиц итд, вся инфа в эл сигналах?а как же при программировании код вводится. он же в текстовом виде скажем так....

[VoidVolker]

Текст, нули и единицы - это всего лишь абстракция, придуманная человеком. Все, что на экране - это пиксели изображения в буфере, каждый пиксель представлен несколькими байтами цветов, а каждый байт - битами, каждый бит - это либо наличие напряжения в ячейке оперативной памяти/видеокарты либо его отсутствие. Текст - тоже всего лишь байты, которые кодируют те или иные символы.

[Boris_Britva1611]

тогда наверное вопрос можно сформулировать, как память озу записывает биты как эл сигнал(напряжение)? есть информация в битах которая становится напряжениями на транзисторах. сорри если совсем тупые вопросы задаю.если там нет чисел,то как информация становится напряжением на ячейках озу

[VoidVolker]

как память озу интерпретирует(как преобразуются) биты в эл сигнал? есть информация в битах которая становится напряжениями на транзисторах

Никак. Во-первых, ОЗУ никак и ничего не интепретирует и не преобразует. Это просто набор ячеек памяти, у каждой ячейки может быть только два состояния: есть сигнал и нет сигнала. И все. Вся информация в компьютере на физическом уровне представлена вот в этом виде. На жестком диске чуток по-другому - намагничена зона или размагничена. Ничто и нигде никак не конвертируется. Вот пара примеров. Фуксия, пурпурный цвет: #FF00FF -> 255, 0, 255 -> 1111 1111, 0000 0000, 1111 1111. Буква Z: 90 -> 0101 1010. - Каждый бит представляет собой ячейку памяти: 1 - есть напруга, 0 - нет напруги. Еще раз напоминаю, что бит - это всего лишь абстракция. Физически - бит не существует. Например, за бит мы можем спокойно принять наличие/отсутствие машины на парковке. Машина есть - 1, нету - 0. Ну или наоборот. Бит - это парковка или сама машина?

[Boris_Britva1611]

VoidVolker, но ведь информация не приходит к нам в виде напряжения.или я совсем запутался)

[VoidVolker]

Именно и приходит. Еще приходит в виде оптического сигнала по оптоволокну и даже по радио. Далее сигнал проходит через всю логическую башню, выстроенную над битами за полвека, сигнал - бит - байт - машинный код - ассемблер - ЯП высокого уровня - *куча абстракций в программе и взаимодействий с ОС* - результат на экране пользователя в виде картинки и звука к колонках.

[Boris_Britva1611]

VoidVolker, спасибо,очень приблизительно я понял,надо учить мат часть,получается

[Boris_Britva1611]

VoidVolker, видимо у меня вопрос к вам который расставит всё на свои места, если информация это не 0 и 1,то что? в физическом смысле и как она хранится тогда ,если это не цифры.а ассемблер например,там же всё в понятном человеку буквенном виде(грубо говоря) а комманды поступают и становятся наличием либо отсутствием сигнала в ячейке памяти

[VoidVolker]

если информация это не 0 и 1,то что?

Информация - это тоже абстракция. Вот что говорит википедия:

Информа́ция (от лат. informātiō «разъяснение, представление, понятие о чём-либо» ← informare «придавать вид, форму, обучать; мыслить, воображать»[1]) — сведения независимо от формы их представления[2][3].

Несмотря на широкую распространённость, понятие информации остаётся одним из самых дискуссионных в науке, а термин может иметь различные значения в разных отраслях человеческой деятельности[4].

Информация — это не материя и не энергия, информация — это информация
Норберт Винер[5]

Определений информации существует множество, причём академик Н. Н. Моисеев даже полагал, что в силу широты этого понятия нет и не может быть строгого и достаточно универсального определения информации[6].

в физическом смысле и как она хранится тогда

Так ведь я же уже ранее написал: на жестком диске она хранится в виде намагниченной области, в оперативной памяти - есть ли напряжение вот на этом конкретном проводнике или его нет. Что конкретно из этого не понятно?

а ассемблер например,там же всё в понятном человеку буквенном виде(грубо говоря)

Ассемблер - это ЯП низкого уровня. Тоже, сюрприз, абстракция. Ассемблер кодирует машинный код, который представлен байтами и битами. Буквы - это картинки на экране, ассоциированные с конкретным числом. Примерно так выглядит вывод на экран буквы:

1. Взять следующий байт из строки (в данном случае - это число, кодирующее символ)
   
2. Конвертировать байт в номер ячейки массива с картинками, где находится картинка данного символа
   
3. Взять из ячейки массива адрес картинки
   
4. Отрисовать эту картинку в текущей позиции в текущем буфере экрана
   

[Boris_Britva1611]

примерно получается что внутри всё работает только на физике а мы видим это в буквах и цифрах.
тогда если правильно до меня дошло то цифры (МАШИННЫЙ КОД) НИКОГДА не преобразуются в сигналы?
но при этом инструкции для процессора пишутся на нулях и единицах)))

[VoidVolker]

тогда если правильно до меня дошло то цифры (МАШИННЫЙ КОД) НИКОГДА не преобразуются в сигналы?

По сути - да, т.к. цифры уже представлены набором сигналов. И процессор просто меняет состояния сигналов в ячейках памяти.

но при этом инструкции для процессора пишутся на нулях и единицах)))

Нет, не пишутся. Нули и единицы - это для нас они нули и единицы, т.к. это опять же все абстракции, а для процессора - это просто наличие или отсутствие сигнала в такой-то ячейке памяти. Вот такой-то байт (набор таких-то сигналов) - это такая-то команда, буква, цифра, что угодно. Я же уже кучу раз написал про абстракции. Вам неизвестен данный термин? Так загляните в словарь.

[Boris_Britva1611]

VoidVolker, я знаю что такое абстракция, спасибо.
тогда как идет взаимодействие кода с процессором?
мы же не сидим с выключателем и не щелкаем морзянку чтобы он видел отсутствие или наличие сигнала в ячейке памяти.
я понимаю про абстракцию итд и начинаю себя чувствовать полным дураком, но не могу понять одного...
процессор ничего нигде не считывает и не распознает, однако как тогда мы с ним взаимодействуем

[Boris_Britva1611]

Boris_Britva1611, или при программировании мы вообще с ним не взаимодействуем а с памятью. тогда как всё туда попадает.
или что,в операционке заложено всё заранее?

[Boris_Britva1611]

VoidVolker, вы пишите.....Ассемблер - это ЯП низкого уровня. Тоже, сюрприз, абстракция. Ассемблер кодирует машинный код, который представлен байтами и битами

кодирует машинный код, а дальше что происходит?как машинный код становится напряжением если грубо говоря

[Boris_Britva1611]

VoidVolker, если там всё на эл сигналах, то как мы управляем ими?

[VoidVolker]

или что,в операционке заложено всё заранее?

Сюрприз! Именно так и именно для этого и существует операционная система, чтобы мы воткнули клавиатуру и мышку в ЮСБ порт, в операционной системе ЮСБ драйвер вызвал бы срабатывание события "подключено новое устройство", далее ОС произвела бы опрос устройства - "HID устройство" и когда мы что-то печатаем, двигаем курсор и кликаем - сигналы от устройств отправляются в порт, оттуда в драйвер, из драйвера в ОС, а ОС уже передает этот сигнал в программу. На физическом уровне - это просто изменение электрических состояний кучи проводов, шин, транзисторов и в конечном итоге ячеек в оперативной памяти, а затем, после прохождения через огромный слой софта меняется состояние ячеек памяти в буфере экрана и мы видим результат на экране. Так что фактически, нажимая кнопочки и двигая мышку - мы просто меняем состояние некоторых определенных транзисторов. А вот ОС уже интепретирует это в соответствии с текущей ситуацией.

Изучите историю появления первых компьютеров - сначала была механика, потом ламповые, там были десятки битов памяти и несколько простых логических операций, была куча переключателей для внесения данных и лампочек для отображения результата. И во что и как это со временем превратилось.

[Boris_Britva1611]

VoidVolker, большое спасибо, теперь я понял.почитаю на досуге)

Answer 2

[evgeniy_lm]

как процессор понимает нули и единицы

Никак, он вообще думать не умеет

как происходит преобразование нулей и единиц в электрический сигнал.

Никак. Нет там нулей/единиц, Есть только электрические сигналы типа включено/выключено. Это человек такие сигналы называет "логический ноль", "логическая единица"

Есть ли в ЦПУ ЦАП?

А что такое ЦПУ? Если имеется ввиду CPU (логика подсказывает), то нет его там. Я даже представить не могу что ему там делать. Современный процессор с аналоговыми сигналами ни как не пересекается. Существуют процессоры для цифровой обработки аналоговых сигналов (аудио, видео, пр.) называется DSP там и ЦАП есть и АЦП и даже не один.

Answer 3

[Василий Банников]

Есть ли в ЦПУ ЦАП? Так как приходит в голову только преобразование цифровой информации в аналоговый сигнал

Нет, тк ЦП не нужно никак генерить аналоговый сигнал.

Вернее выражаясь, как происходит преобразование нулей и единиц в электрический сигнал.

Нули и единицы - это абстракция, придуманная человеком. На самом деле компьютер абсолютно на всех этапах работает только с электрическими сигналами.

Даже когда показывает тебе текст или видео

Answer 4

[pfg21]

в ЦПУ нет понятия "аналоговый сигнал" - он работает с четко заданными состояниями "0" и "1" (бывает и не двоичный процессор), описанными напряжением в соответствующих ячейках памяти.
эти состояния "нажимают" через проводки на АЛУ и прочие модули процессора и перестраивают их работу.
для пример стоит глянуть видосик с ткацкой машинкой управляющей перфокартами, наглядно неимоверно.

Answer 5

[Elsper]

Мне кажется комментаторы только запутали человека. Одни пишут, что нет аналогового сигнала и всё нули и единицы, другие пишут, что нули и единицы - это абстракция (а значит всё работает на аналоговых сигналах)

Вполне можно рассуждать что есть 1 и 0. Единица - наличие определенного напряжения. 0 - его отсутствие (или слишком слабое напряжение)
Как на это смотреть, как на аналоговый или логический сигнал чисто дело вкуса.
Главное - надо понимать, что компьютер (как и всякая схема), будет делать то, таким методом и с такими результатами, как это предусмотрели инженеры этой схемы.

На базе транзисторов, диодов и резисторов создаются логические элементы, это которые НЕ, И, ИЛИ
Оперируя этими логическими элементами (из физических транзисторов, диодов и резисторов), создаем уже более сложные микросхемы, отвечающие уже за конкретные операции (побитовое суммирование например)

Мне по запросу "логические элементы на транзисторах" гугл первой же ссылкой достаточно понятный материал выдал.
studref.com/532624/tehnika/logicheskie_elementy_logicheskie_shemy_tranzistorah

Элемент памяти это "тригер" (можно в вики прочитать) тоже просто микросхема, состояние которой можно определять и которое она будет продолжать выдавать на выходе даже без входного сигнала.

Я в детстве увлекался этим.
В техникуме часы спроектировал для диплома.
__
Кстати автор, если какой-то ответ вам помог, не забудьте пометить его(их), как решение.

Comments

[Boris_Britva1611]

Может я не так сформулировал вопрос, но я хотел узнать как происходит взаимодействие пользователя с пк, процом.
Пишем код допустим, тот проходит до языка низкоуровнего, как тогда процессор понимает, считывает итд этот код, я знаю про транзисторы, защёлки, триггер, логические элементы итд.
С вычислительной техникой немного знаком, трудно понять как биты интерпретируются процессором и памятью, как мы управляем состоянием наличия либо отсутствия сигналов, комп же обрабатывает как то код который мы пишем, который по сути в текстовом виде и доходит до команд типа (mov ax) итд
Проц же не умеет читать)

Answer 6

[Him4enko]

Почитай учебники или книги по АЛОВТ, там описывается их детальный функционал.
https://portal.tpu.ru/departments/kafedra/eafu/boo...

Comments

[Boris_Britva1611]

от души!

Answer 7

[от это да]

на ютубе видосики про это есть хорошие