Cómo entender qué es un conjunto de instrucciones

Comprender cómo funcionan las instrucciones de la CPU puede parecer aburrido, pero en realidad resulta interesante cuando empiezas a manipular prácticamente cualquier cosa de bajo nivel. La idea de los códigos de operación y los conjuntos de instrucciones es como aprender el lenguaje que habla una CPU. Normalmente, es bastante sencillo: buscar, decodificar, ejecutar y repetir. Pero a veces las cosas se complican, sobre todo con lo que llaman «códigos de operación ilegales».Estos son como los trucos ocultos de la CPU: comandos no documentados que pueden hacer cosas no oficialmente compatibles, pero que a veces se usan en escenarios específicos o incluso por desarrolladores de videojuegos tradicionales.

¿Quizás has notado que tu CPU no funciona como indica el manual o que algún software antiguo genera errores? Esto podría indicar que tu sistema intenta usar códigos de operación ilegales o que el conjunto de instrucciones no es exactamente lo que parecía. En algunas máquinas, estos códigos de operación ilegales pueden usarse intencionalmente para mejorar el rendimiento o para depurar, pero no se garantiza que funcionen indefinidamente, ya que, por supuesto, las CPU deben ser más seguras y estandarizadas a medida que evolucionan.

Cómo manejan las CPU las instrucciones y los códigos de operación ilegales

¿Qué sucede cuando tu CPU obtiene instrucciones?

• La CPU utiliza un contador de programa para registrar el siguiente comando; es como un marcador. Al obtener una instrucción, lee el contenido de la memoria y avanza el contador de programa según la longitud de esa instrucción.
• Esta instrucción incluye un código de operación, que es básicamente la parte del comando, y a veces, operandos (que pueden ser valores o direcciones de memoria).

Decodificación y ejecución: cómo funciona realmente

• Una vez obtenido todo, la CPU lo decodifica, separando el código de operación de sí mismo y de los operandos, si los hay. Este paso es similar a traducir un idioma extranjero: es extraño, pero esencial.
• El código de operación decodificado activa partes específicas de la CPU (rutas y circuitos) para que se pueda realizar la operación correcta. Aquí es donde pueden intervenir los códigos de operación ilegales, actuando fuera de la documentación estándar.

Códigos de operación ilegales: para qué sirven y por qué son importantes

• Los códigos de operación ilegales son básicamente comandos no documentados que la CPU puede ejecutar, a menudo utilizados para depurar o por programas que necesitaban superar los límites, como juegos de la vieja escuela o trucos de seguridad.
• Al no estar documentados, son algo riesgosos: futuras actualizaciones de CPU podrían eliminarlos o podrían comportarse de forma diferente en distintos tipos de hardware. Aun así, algunos programas dependen de ellos, especialmente en entornos específicos o heredados.
• En ciertos sistemas antiguos, como el Apple II, se dependía mucho de códigos de operación ilegales. Con la llegada de chips más nuevos, esos juegos o hacks dejaban de funcionar porque esos comandos desaparecían o se comportaban de forma diferente.
• Y lo que es más interesante, algunos códigos de operación ilegales se comparten entre las CPU Intel y AMD, lo que significa que son una especie de comandos de protocolo de enlace secretos que ambos comparten, pero que en realidad no quieren que todos conozcan.

Cómo los lenguajes de programación abordan todo esto

La mayoría de las aplicaciones actuales se escriben en lenguajes de alto nivel (C#, Java, Python) y luego se compilan (o interpretan).El compilador actúa como un traductor, convirtiendo el código de alto nivel en instrucciones directas que la CPU puede procesar, incluyendo códigos de operación. El lenguaje ensamblador ofrece a los desarrolladores un control aún más directo, con reglas mnemotécnicas como NOP«No Operation», una forma práctica de retrasar o retrasar la ejecución sin hacer nada. A veces, esas NOPinstrucciones aparentemente inofensivas resultan ser parte de trucos secretos e ilegales de códigos de operación; es un poco extraño, pero así es como se traman algunos hacks de bajo nivel.

Resumen

En definitiva, los conjuntos de instrucciones proporcionan el lenguaje básico que entienden las CPU, y los códigos de operación actúan como vocabulario. Los códigos de operación ilegales son básicamente las «máquinas ninja» de este lenguaje: indocumentados, a veces útiles, a veces peligrosos. Son bombas de relojería, ya que los procesadores futuros podrían eliminarlos o modificarlos, por lo que confiar en ellos no es precisamente infalible. Aun así, comprender todo esto arroja luz sobre lo que ocurre entre bastidores, especialmente con sistemas heredados o hackers que intentan obtener ganancias de rendimiento.

Con suerte, esto arrojará algo de luz sobre el extraño mundo de los códigos de operación y las instrucciones ilegales. Es fascinante todo lo que ocurre bajo el capó de tu ordenador, esperando a ser explorado si tienes suficiente curiosidad.

Resumen

• Las CPU leen instrucciones a través de códigos de operación, que les indican qué tarea realizar.
• Los códigos de operación ilegales son comandos no documentados, a veces utilizados intencionalmente, otras veces son simplemente peculiaridades del hardware.
• Es posible que futuras CPU o actualizaciones del sistema hagan que estos códigos de operación ilegales queden obsoletos o inestables.

Resumen

Comprender el funcionamiento de las instrucciones y los códigos de operación ilegales aporta una mayor comprensión a los entusiastas del hardware o a cualquiera que resuelva problemas con software antiguo. Una vez que se comprende cómo funcionan estos comandos subyacentes, es más fácil entender por qué algunos programas antiguos se comportan de forma extraña o por qué a veces funcionan los trucos de hacking. Es un mundo caótico y peculiar, pero resulta divertido explorarlo a fondo.