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1.4.1 Die Sprache der CPU: Maschinensprache

Der Inhalt von Speicherzellen kann grob in zwei Kategorien gegliedert werden: Befehle und Daten. Während die Daten einfach nur abgelegt und später wieder abgerufen werden, steuern Befehle die Aktionen der CPU. Als Maschinensprache bezeichnet man die Befehle in Form von dualen Zahlen, welche die CPU steuern.

Alte CPUs lesen der Reihe nach die Befehle aus dem Speicher und führen sie aus, einen nach dem anderen. Moderne Rechner lesen während der Ausführung eines Befehls schon den nächsten, bzw. mehrere folgende Befehle ein, und beginnen parallel auch diese auszuführen. Das kann natürlich beliebig kompliziert werden, zumal die Befehle häufig voneinander abhängen. Die Zukunft von Computern liegt neben der weiteren Beschleunigen vor allem in der Verbesserung der parallelen Verarbeitung von Prozessen.

Der Inhalt eines Befehls für eine CPU ist sehr primitiv. Soll z.B. der Name 'Robert Heß' auf dem Bildschirm dargestellt werden, darf nicht erwartet werden, das dies mit einem einzigen Befehl zu erreichen sei. Selbst ein Befehl pro Buchstabe ist bei weitem zu wenig. Typische Befehle an die CPU sind: Speichere die Zahl x in deinen Zwischenspeicher (Register), oder: Ermittle, ob die Zahl x größer als die Zahl y ist. Weiter gibt es Sprungbefehle, die der CPU mitteilen, dass die Abarbeitung von Befehlen an einer anderen Stelle fortgeführt werden soll.

Die Kunst liegt nun in der geschickten Verschachtelung dieser Befehle. Die Befehle einer CPU sind recht primitiv, dafür werden sie aber extrem schnell bearbeitet. So kann z.B. die Berechnung des Tangens eines Winkels in weniger als einer Millisekunde auf zehn und mehr Stellen genähert werden.