我也...可以跟電腦娘說話嗎

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首篇不會給大家太多壓力，簡單介紹我們寫出來的程式往下是怎麼被電腦讀取的，本篇以MIPS為ISA討論。

電腦有甚麼零件??

所謂的電腦，英文稱為Computer，而compute的中文為計算，所以電腦的基本功能就是能夠計算，並且如果需要大量快速運算，必定需要存取數據，所以為了造出一台電腦，我們必定需要計算的單元以及儲存的單元。

運算的單元最著名的為ALU(Arithmetic logic unit)，它提供了多種運算功能如加減法以及邏輯的AND、OR、XOR等等。

儲存的單元則是有必須在CPU中快速拿出計算的Register、程式當下需要的存取空間Memory，不過以上的儲存空間大小從Register的KB到Memory的MB而已，另外我們會裝的HDD跟SSD才會往上做到GB甚至TB，不過那個不在這次的討論範圍，容杰哥跳過一下。

下圖為CPU以及儲存裝置的示意圖，右邊就是我們插在主機板上一條一條的Memory，底下指的就是HDD或是SSD。

甚麼是ISA

ISA的全名為Instruction Set Architecture，如果說電腦有不同的文化，ISA就是不同的語言，ISA決定了CPU可以執行怎麼樣的指令，或是同樣的一個行為，需要多少個指令才能完成。

杰哥只有碰過兩種ISA，分別為MIPs跟，RISC-V。

MIPS已經存在許久，杰哥一年前修課的時候，教授已經全部使用RISC-V教學了，近期甚至聽說了MIPS要徹底退出，也就是說未來的CPU都不會支援MIPS的ISA了。

不過基本上學會了一種ISA，他的邏輯或是想法基本上都已經接觸過了，換成另外一種不會太困難啦，我也是聽說的，但就現在讀書沒有遇到太大的困難。

指令長怎樣

因為我們寫出來的指令會經過兩層翻譯，第一層稱為Assembly language(組合語言)，第二層稱為Machine language，杰哥認為兩者需要分開介紹。

Assembly language

首先是Assembly language，他就是很簡單的語言，我們不能宣告變數，只能使用特定的編號，編號對應到每個Register，MIPS支援的指令如下圖。

舉例來說，如果我們需要將Register S1跟Register S2中的值相加放進Register S3，那個Assembly language的寫法就會是：

add $S3 $S1 $S2

MIPS規定目的地要放在第一個，另外兩個放在後面。

Machine language

另一個是Machine language，就是我們看到駭客任務中那些0和1，因為電腦只看得懂那些東西。

MIPS只有三種類型的指令，分別為R-type、I-type、J-type。
R-type:指定三個Register
I-type:指定兩個Register
J-type:跳躍

每個指令都是32bits，也就是說由32個0或1組成。
只要對照底下的表格，我們就能在Assembly language跟Machine language之間轉換了。


R-type	I-type

比如說剛剛的add $S3 $S1 $S2就變成

000000 10001 10010 10011 00000 100000

跟R-type好好比對就是

底下是Register的10進位對照表，別忘記轉換成2進位喔~

小試身手

In the following problems, the data table contains the values of various fields of MIPS instructions.

What is the MIPS assembly instruction described above?
What type instruction do the instructions above represent?
What is the binary representation of the instructions above?

答案下回揭曉囉~

做出來 派大星