Vom Quellcode zum Prozessor

Summary

In diesem Video wird erklärt, wie ein einfacher C-Programmcode in Maschinensprache übersetzt wird. Der Compiler wandelt den Quellcode in eine Abfolge von Einsen und Nullen um, die direkt von der CPU verarbeitet wird. Verschiedene CPUs nutzen unterschiedliche Maschinensprachen. Der Vortrag zeigt, wie Befehle in Maschinensprache zerlegt und interpretiert werden, und hebt die Bedeutung von Bits, Nummern und Operanden hervor. Es wird auch die Umwandlung in Assemblercode beschrieben, der eine einfachere Darstellung der Maschinensprache darstellt, und es wird der Zusammenhang zwischen Quelltext und Assemblercode verdeutlicht.

Takeaways

• 🖥️ Ein C-Programm muss vor der Ausführung auf einem Computer in Maschinensprache übersetzt werden.
• 🛠️ Der Compiler übersetzt den Quellcode in Maschinensprache, die in Einsen und Nullen dargestellt wird.
• 🧠 Unterschiedliche CPUs haben unterschiedliche Maschinensprachen und benötigen spezifische Compiler, um diese zu unterstützen.
• 💻 Maschinensprache besteht aus 16-Bit-Befehlen, die von der CPU verarbeitet werden können.
• ⚙️ Maschinencode ist für den Menschen schwer verständlich, da er nur aus Einsen und Nullen besteht.
• 🔢 Der Maschinencode kann in Blöcke unterteilt werden, um die Bedeutung der Befehle zu entschlüsseln.
• 📂 Es gibt verschiedene Befehle wie LOAD, STORE, ADD, und SUBTRACT, die in der CPU ausgeführt werden.
• 📊 Das Nummernbit entscheidet, ob ein Operand als Adresse im Speicher oder als konkrete Zahl interpretiert wird.
• 📦 Viele Befehle werden auf dem Akkumulator ausgeführt, einem speziellen Register in der CPU.
• 📝 Der Assembler-Code ist eine vereinfachte Darstellung der Maschinensprache und leichter für Menschen verständlich.

Q & A

Was ist der erste Schritt, der mit dem Quellcode eines Programms durchgeführt werden muss, bevor es auf einem Computer ausgeführt werden kann?

Der Quellcode muss zunächst von einem Compiler in Maschinensprache übersetzt werden.

Was ist Maschinensprache und warum ist sie von der CPU abhängig?

Maschinensprache ist eine Folge von Einsen und Nullen, die direkt von der CPU ausgeführt werden kann. Sie ist abhängig von der spezifischen Architektur der CPU, da verschiedene CPUs unterschiedliche Befehlssätze haben.

Warum ist es für den Compiler wichtig, die Ziel-CPU zu kennen?

Der Compiler muss die Ziel-CPU kennen, um sicherzustellen, dass er nur Befehle verwendet, die von der spezifischen CPU unterstützt werden.

Was sind die Reservebits in der Maschinensprache und welche Funktion haben sie?

Reservebits sind bedeutungslos für die Verarbeitung und werden nicht verwendet. Sie sind in der Maschinensprache reserviert, haben aber keine weitere Funktion.

Was bedeutet der Befehl 'no OP' in der Maschinensprache?

'no OP' steht für 'no operation' und bewirkt, dass die CPU keine Operation ausführt, sondern nur den Programmzähler um eins erhöht.

Wie wird das sogenannte 'nummernbit' interpretiert und welche Bedeutung hat es für die Befehle?

Das 'nummernbit' bestimmt, ob der Operand als Speicheradresse oder als konkrete Zahl interpretiert wird. Bei einem Wert von 0 wird der Operand als Speicheradresse betrachtet, bei einem Wert von 1 als konkrete Zahl.

Was macht der Befehl 'load #2' in der Maschinensprache?

Der Befehl 'load #2' lädt den Wert 2 in den Akkumulator der CPU.

Wie unterscheidet sich der Befehl 'load 13' von 'load #5' in der Maschinensprache?

'load 13' lädt den Wert aus der Speicheradresse 13 in den Akkumulator, während 'load #5' den konkreten Wert 5 in den Akkumulator lädt.

Was passiert beim Befehl 'ADD 14'?

Der Befehl 'ADD 14' addiert den Wert aus der Speicherzelle 14 mit dem aktuellen Wert im Akkumulator und speichert das Ergebnis wieder im Akkumulator.

Warum ist es hilfreich, Assembler anstelle von Maschinensprache zu verwenden?

Assembler ist eine menschenlesbare Version der Maschinensprache, die es einfacher macht, den Code zu verstehen, da die Befehle klarer und intuitiver dargestellt werden.