A linguagem máquina são os códigos numéricos para as operações que um determinado computador pode executar diretamente. Os códigos são cadeias de 0s e 1s, ou dígitos binários (bits), que são frequentemente convertidos tanto de, e para, hexadecimal (base 16) e modificados para a visão humana. As instruções em linguagem máquina normalmente usam alguns bits para representar operações, tais como, a adição, e alguns para representar operandos, ou a localização da próxima instrução. A linguagem máquina é difícil de ler e escrever, uma vez que não se assemelha à notação matemática convencional ou à linguagem humana, e os seus códigos variam de computador para computador.
A linguagem assembly é um nível acima da linguagem de máquina. Ela usa códigos mnemónicos curtos para obter instruções e permite que o programador possa introduzir nomes para blocos de memória que armazenam dados. Pode-se, assim, escrever “enciclopédia temática Knoow”, em vez dos 0s e 1s para uma instrução.
A linguagem assembly é projetada para ser facilmente traduzida em linguagem de máquina. Embora os blocos de dados possam ser referidos pelo nome em vez dos seus endereços de máquina, a linguagem assembly não fornece meios mais sofisticados de organização da informação complexa. A linguagem de máquina, tal como, a linguagem assembly requerem um conhecimento detalhado de uma arquitetura em particular de um computador. É útil, quando esses detalhes são importantes, como programar um computador para interagir com os dispositivos de entrada ou saída (impressoras, scanners, dispositivos de armazenamento, e assim por diante).
A linguagem de máquina é uma linguagem de programação de baixo nível concebida para ser reconhecida por um computador. Os códigos binários de 0s e 1s representam impulsos elétricos ou desligado e ligado respectivamente. Um grupo de dígitos é chamado de instrução e é traduzido num comando que o CPU entenda.
Mais especificamente, as instruções são organizadas em padrões de 0s e 1s com vários comprimentos, tais como 16, 24, 32 e 64 dígitos ou bits, que representam tarefas específicas, tais como, o armazenamento ou transferência de dados. Uma instrução é composta de duas partes: o operador ou o código de operação e o operando. Os primeiros bits de uma instrução são o operador ou código de operação, cujo papel é o de especificar o tipo de operação que precisa ser executada. O resto dos bits são o operando, cujo papel é o de indicar o local onde a operação está a ser executada. Por exemplo, um código de operação binário tal como o 000001 pode ser uma instrução para armazenar o conteúdo de um acumulador num dado endereço de memória. Toda a instrução poderia ser assim: 00000100011100000000000100000010.
Outro exemplo de linguagem de máquina binário é o decimal codificado em binário, em que os números decimais são codificados em formato binário. Cada algarismo decimal é codificado como um número binário de quatro dígitos, como está no exemplo abaixo:
- 0000 = 0
- 0001 = 1
- 0010 = 2
- 0011 = 3
- 0100 = 4
- 0101 = 5
- 0110 = 6
- 0111 = 7
- 1000 = 8
- 1001 = 9
Por exemplo, o número decimal 5270 é representado pelo código binário para 5, 2, 7, 0, o que se traduz em 0101 0010 0111 0000.
O CPU tem a capacidade de executar milhões de instruções por segundo e este facto faz com que a linguagem de máquina binário seja eficaz, apesar do volume de bits. Os CPUs de fabricantes diferentes usam diferentes linguagens de máquina. Então, cada processador tem a sua própria linguagem de máquina específica, e ele lê e lida com um certo número de bits de cada vez. Como ele é projetado para saber quantos bits (e quais bits) dizem que operação há a fazer, o processador pode olhar para a sequência correta de bits e executar a próxima operação. Em seguida, lê-se a instrução seguinte, e assim por diante. Cada instrução de código de máquina faz com que o CPU possa executar uma operação simples, tais como um cálculo aritmético ou armazenar dados na memória RAM. A execução de código máquina pode ser controlada por firmware ou então efectuada por meio de cabos internos da CPU.
Os programadores humanos raramente, ou nunca, escrevem ou lêem em código de máquina, porque é essencialmente impossível traduzi-lo para algo que a mente humana possa compreender. Os seres humanos escrevem nas chamadas linguagens de alto nível que são muito mais compreensíveis do que o código de máquina, e que exigem muito menos caracteres para representar a tarefa em mãos.
