Comment un ordinateur détermine-t-il le type de données d'un octet?

Par exemple, si l'ordinateur a 10111100stocké sur un octet particulier de RAM, comment l'ordinateur sait-il interpréter cet octet comme un entier, un caractère ASCII ou autre chose? Les données de type sont-elles stockées dans un octet adjacent? (Je ne pense pas que ce serait le cas car cela entraînerait l'utilisation de deux fois la quantité d'espace pour un octet.)

Je soupçonne qu'un ordinateur ne connaît peut-être même pas le type de données, que seul le programme l'utilisant sait. Ma conjecture est que parce que la RAM est R AM et donc pas lue séquentiellement, un programme particulier dit simplement au CPU de récupérer les informations à partir d'une adresse spécifique et le programme définit comment les traiter. Cela semblerait correspondre à des choses de programmation telles que la nécessité de transtypage.

Suis-je sur la bonne voie?

Votre suspicion est correcte. Le CPU ne se soucie pas de la sémantique de vos données. Parfois, cependant, cela fait une différence. Par exemple, certaines opérations arithmétiques produisent des résultats différents lorsque les arguments sont sémantiquement signés ou non signés. Dans ce cas, vous devez indiquer au processeur quelle interprétation vous souhaitez.

C'est au programmeur de donner un sens à ses données. Le CPU n'obéit qu'aux ordres, ignorant béatement leur signification ou leurs objectifs.

Comme d'autres l'ont déjà répondu, les CPU courants d'aujourd'hui ne savent pas ce que contient une position de mémoire donnée; le logiciel décide.

Cependant, il existe d'autres possibilités. Lisp Machines a par exemple utilisé une architecture balisée qui stockait le type de chaque position mémoire; de cette façon, le matériel lui-même pourrait faire une partie du travail des langages de haut niveau.

Et même maintenant, je suppose que vous pouvez considérer que le bit NX dans Intel, AMD, ARM et d'autres architectures suit le même principe: distinguer au niveau matériel si une zone mémoire donnée contient des données ou des instructions.

De plus, juste pour être complet, dans les architectures Harvard (comme certains microcontrôleurs), les données et les instructions sont physiquement séparées, de sorte que le CPU a une certaine idée de ce qu'il lit.

Dans cette question Quora, il y a des commentaires sur le fonctionnement de la mémoire balisée, ses implications et sa disparition en termes de performances, etc.

Oui. Le programme obtient juste un octet de la mémoire et il peut l'interpréter comme il le souhaite.

Il n'y a pas d'annotations de type.
La RAM stocke des données pures, puis le programme définit ce qu'il faut faire.

Avec les registres CPU, c'est un peu plus difficile, si vous avez des registres de type donné (comme FPU), vous dites ce qu'il y a à l'intérieur.
Les opérations sur les registres à virgule flottante utilisent explicitement des données typées. Vous ou votre compilateur dites quoi et quand y mettre, donc vous n'avez pas une telle liberté.
L'ordinateur ne fait aucune hypothèse sur les données sous-jacentes dans la RAM, et dans les registres à une exception près - les registres typés dans le CPU sont de type connu, optimisés pour les traiter. C'est seulement pour montrer qu'il y a des endroits où les données doivent être du type attendu, mais rien ne vous empêche de convertir des chaînes en flottants et de les multiplier.

Dans les langages de programmation, vous spécifiez le type, ou dans les langages de niveau supérieur, les données sont générales et le compilateur / interprète / VM code ce qui se trouve à l'intérieur avec une surcharge.
Par exemple, en C, votre type de pointeur indique quoi faire avec les données, comment y accéder.

Bien sûr, vous pouvez lire des chaînes (caractères) et les traiter comme des valeurs à virgule flottante, des entiers et les mélanger.

Le CPU s'en fiche, il exécute le code assembleur, qui déplace simplement les données, les décale, les ajoute ou les multiplie ...

Les types de données sont un concept de langage de niveau supérieur: en C ou C ++, vous devez spécifier des types pour chaque élément de données que vous manipulez; le compilateur C / C ++ se charge de transformer ces éléments de données en commandes appropriées à traiter par le processeur (les compilateurs écrivent le code assembleur)

Dans certains langages de niveau encore plus élevé, les types peuvent être déduits: en Python ou Javascript, par exemple, il n'est pas nécessaire de spécifier les types de données, mais les données ont un type et vous ne pouvez pas ajouter une chaîne avec un entier, mais vous pouvez ajouter un flottant avec un entier: le 'compilateur' (qui dans le cas de Javascript est un compilateur JIT (Just in Time). Javascript est souvent appelé un langage 'interprété' parce que les navigateurs interprétaient historiquement le code Javascript, mais de nos jours les moteurs Javascript sont des compilateurs.

Le code finit toujours par être compilé en code machine, mais le format du code machine dépend évidemment de la machine que vous ciblez (le code x86 64 bits ne fonctionnera pas sur une machine x86 32 bits ou un processeur ARM par exemple)

Il y a donc en fait beaucoup de couches impliquées dans l'exécution de code interprété.

Java et C # sont d'autres intéressants, car le code Java ou C # est techniquement `` compilé '' en un binaire Java (bytecode), mais ce code lui-même est ensuite interprété par Java Runtime, qui est spécifique au matériel sous-jacent (il faut installer le JRE ciblant la bonne machine pour exécuter les binaires Java (Jars))

Les types de données ne sont pas une fonctionnalité matérielle. Le CPU connaît un couple (enfin, beaucoup) de commandes différentes. Ceux-ci sont appelés le jeu d'instructions d'un CPU.

L'un des plus connus est le jeu d'instructions x86 . Si vous recherchez "multiplier" sur cette page, vous obtenez 50 résultats. MULPDet MULSDpour la multiplication des doubles, FIMULpour la multiplication entière, ...

Ces commandes fonctionnent sur les registres. Les registres sont des emplacements de mémoire qui peuvent contenir un nombre fixe de bits (souvent 32 ou 64, selon l'architecture que votre CPU utilise), peu importe ce que ces bits représentent. Par conséquent, l'instruction CPU interprète les valeurs des registres d'une manière différente, mais les valeurs elles-mêmes n'ont pas de types.

Un exemple a été donné à PyCon 2017 par Stuart Williams :

... qu'un programme particulier indique simplement au CPU de récupérer les informations à partir d'une adresse spécifique et le programme définit comment les traiter.

Exactement. Mais la RAM n'est pas lue "séquentiellement", et cela signifie Random Access Memory qui est exactement le contraire.

En plus de savoir ce qu'est un octet est , vous ne savez même pas si c'est un octet , ou un fragment d'un élément comme un plus grand nombre à virgule flottante.

Je voudrais ajouter à d'autres réponses en donnant quelques exemples spécifiques.

Considérez 01000001. Le programme peut le copier d'un endroit à un autre dans le cadre d'un grand volume de données sans aucun égard à sa signification. Mais en copiant cela à l'adresse utilisée par le tampon vidéo en mode texte, la lettre As'affichera à un certain endroit sur l'écran. La même action exacte lorsque la carte est en mode graphique CGA affichera un pixel rouge et un pixel bleu.

Dans un registre, il peut s'agir du nombre 65 sous forme d'entier. Faire de l'arithmétique pour régler le bit 32 pourrait signifier n'importe quoi sans contexte, mais pourrait spécifiquement changer une lettre en minuscule.

Le processeur 8086 a (encore) des instructions spéciales appelées DAA ^※ qui sont utilisées lorsque le registre contient 2 chiffres décimaux, donc si vous venez d'utiliser cette instruction, vous l'interprétez comme deux chiffres 41.

Les programmes se bloquent car un mot mémoire est lu en pensant qu'il s'agit d'un pointeur lorsque quelque chose d'autre y était stocké.

À l'aide d'un débogueur, inspectant la mémoire, une carte est utilisée pour guider l'interprétation pour l'affichage. Sans ces informations de symbole, un débogueur de bas niveau vous permet de spécifier: afficher cette adresse sous forme de mots 16 bits, afficher cette adresse sous forme de virgule flottante longue, sous forme de chaînes ... peu importe. En regardant un vidage de paquets réseau ou un format de fichier inconnu, le résoudre est un défi.

C'est une source majeure de puissance et de flexibilité dans l'architecture informatique moderne: une cellule mémoire peut signifier n'importe quoi , des données ou des instructions, implicites uniquement dans ce que cela "signifie" pour le programme par ce qu'il fait avec la valeur et comment cela affecte les opérations suivantes. la signification est plus profonde que la largeur entière: ces caractères sont-ils ... des caractères en ascii ou ebcdic? Former des mots en anglais ou en codes produits SQU? L'adresse à laquelle envoyer ou l'adresse de retour d'où il provient? L'interprétation de niveau le plus bas (bits logiques; de type entier, signé ou non signé; float; bcd; pointeur) est contextuelle au niveau du jeu d'instructions, mais vous voyez que tout est contextuel à un certain niveau: le tol'adresse est ce qu'elle est en raison de l'emplacement où elle est imprimée sur l'enveloppe. C'est contextuel aux règles du facteur, pas au CPU. Le contexte est un grand continuum, avec des bits à une extrémité.

※ Note de bas de page: l'instruction DAA est codée sous forme d'octet 00100111. Donc, cet octet est l'instruction susmentionnée si elle est lue dans le flux d'instructions, et les chiffres 27s'ils sont interprétés comme des chiffres bcd, et 0x27 = 39 comme un entier, qui est le chiffre 9 en ASCII, et une partie de la table d'interruption (la moitié de INT 13 Adresse à 2 octets, utilisée pour les routines de service du BIOS).

La seule façon dont l'ordinateur sait qu'un emplacement de mémoire est une instruction est qu'un registre à usage spécial appelé pointeur d'instruction pointe vers eux à un moment ou à un autre. Si le pointeur d'instruction pointe vers un mot mémoire, il est chargé en tant qu'instruction. À part cela, l'ordinateur n'a aucun moyen de connaître la différence entre les programmes et d'autres types de données.