Transcript パート02

コンピュータアーキテクチャ
第2回
1
COMET II の機械語（マシン語，命令語）
命令語長：
 命令数： 38 個
 種類： 8 種類

*
（１）ロード，ストア，ロードアドレス命令
（２）算術，論理演算命令
（３）比較演算命令
（４）シフト演算命令
（５）分岐命令
（６）スタック操作命令
（７）コール，リターン命令
（８）その他（ノーオペレーション命令，スーパバイザコール命令）
下線付き命令： 基本的命令としてはじめに解説
2
ロード命令 (LoaD) … レジスタ間
*
3
ロード命令 (LoaD) … メモリ・レジスタ間
LD GR0, #1000
4
アドレス修飾
LD GR0, #1000, GR2
*
*
アドレス #1000 に
GR2 の #000A を加えた
#100A が
*
(effective address)
注意： GR0 はインデックスレジスタとして使えない
5
ロード命令
ニモニック
LD
（メモリ・レジスタ間）
に対する機械語
第１オペランド 第２オペランド
*
GR,
adr [,XR]
*
第１ワード
0001 0000 **** ****
第２ワード
++++ ++++ ++++ ++++
*
＜例＞ LD GR5, #1007
第１ワード
第２ワード
0001 0000 0101 0000
0001 0000 0000 0111
(#1050)
(#1007)
・・・ 逐次制御方式の実行例参照
6
フラグレジスタ (Flag Register)

演算命令の実行結果によって値を設定

３ビット構成
OF(Overflow Flag): 演算命令毎に設定が異なる
SF(Sign Flag): 演算結果の符号が
*が原則
ZF(Zero Flag): 演算結果が 0 のとき 1 が原則

SF, ZF の原則から外れる命令もあり
7
ロード命令とフラグレジスタ
LD
LD 命令では
GR3, #1000
・・・ (LoaD)
*
#8000 = -32768 < 0
8
ストア命令（STore）
*
ST 命令では
フラグレジスタは変化しない
9
ストア命令に対する機械語
ニモニック
ST
第１オペランド 第２オペランド
GR,
adr [,XR]
第１ワード
0001 0001 **** ****
**** には
レジスタ番号
第２ワード
++++ ++++ ++++ ++++
アドレス修飾なし
なら 0000
＜例＞ ST GR5, #1009
第１ワード
第２ワード
・・・ 逐次制御方式の実行例参照
0001 0001 0101 0000
0001 0000 0000 1001
(#1150)
(#1009)
・・・ 逐次制御方式の実行例参照
10
ロードアドレス命令（Load ADdress）…(1)
*
*
LAD 命令では
フラグレジスタは変化しない
11
ロードアドレス命令（Load ADdress）…(2)
LAD GR0, #1000, GR2
12
ロードアドレス命令（Load ADdress）…(3)
LAD GR2, 1, GR2
*
13
比較 （前項と似て非なる命令）
LD GR2, 1, GR2
14
演習問題 2.1
COMETⅡに，次の一連の動作を実行させる命令列
を示せ．
(1) メモリの #0100 番地の内容を汎用レジスタ
GR1 に転送する．
(2) 汎用レジスタ GR1 の格納する値を汎用レジスタ
GR0 およびメモリの #0101 番地にコピーする．
(3) 汎用レジスタ GR1 の格納する値を 0 にする．
(4) 汎用レジスタ GR1 の格納する値を 1 増やす．
(5) 汎用レジスタ GR1 の格納する値を 2 減らす．
15
演習問題 2.2
GR1 から GR0 へのデータ転送は， LAD命令でアドレス修飾を
使えば
LAD GR0, 0, GR1
で実現できる．しかし，GR0 から GR1 へデータ転送では，
LAD GR1, 0, GR0
とすることはできない．その理由を説明せよ．また，どのように
COMETⅡの機械語の仕様を変えればこれが可能になるのか
述べよ．
16
算術加算命令・減算命令
ADDA GR2, #1000 ・・・ (ADD Arithmetic)
SUBA GR2, #1000 ・・・ (SUB Arithmetic)
被演算データを
*
とみて加算・減算
• レジスタ間命令
• メモリ・レジスタ間命令
の両方あり
演算結果が –32768 ～ 32767 に収まらなくなったとき OF が 1
17
算術加算命令
ニモニック
（メモリ・レジスタ間）
に対する機械語
第１オペランド 第２オペランド
ADDA
GR,
adr [,XR]
第１ワード
0010 0000 **** ****
**** には
レジスタ番号
第２ワード
++++ ++++ ++++ ++++
アドレス修飾なし
なら 0000
＜例＞ ADDA GR5, #1008
第１ワード
第２ワード
0010 0000 0101 0000
0001 0000 0000 1000
(#2050)
(#1008)
・・・ 逐次制御方式の実行例参照
18
演習問題 2.3
次の(1)～(2)について，ふたつの命令の違いを説明せよ．
(1) LAD GR1, 1, GR1
ADDA GR1, 1, GR1
(2) LD
LAD
GR3, -1, GR3
GR3, -1, GR3
19
リターン命令
RET
・・・ (RETurn from subroutine)
*


プログラムの実行前の PR（プログラムレジスタ） の内容
⇒ メモリの他の保管場所へ退避

プログラム終了時に PR（プログラムレジスタ）へ書き戻す

第１ワード
1000 0001 0000 0000
(#8100)
・・・ 逐次制御方式の実行例参照
20
ニモニックレベルの命令
前回の機械語プログラム例
ニモニックレベルの
命令列
*
*
*
*
機械語プログラムの決定手順
アセンブリプログラムから
機械語プログラムへ
アセンブリ言語 CASLⅡ
命令書式
ラベル ニモニック 第１オペランド,第２オペランド ；コメント
命令の種類


機械語命令: COMETⅡ の命令（ニモニックレベル）
アセンブラ命令: START, END, DS, DC
–
–

*
*
マクロ命令: IN, OUT, RPUSH, RPOP
– 機械語の命令系列を集約
アセンブリプログラム記述例
*
*
*
*
*
2 パスアセンブラ
２回の走査（２パス）で機械語に変換
START
↓
1 パス目：
*
↓
2 パス目：
*
↓
END
アセンブラ実行例（実行前）
ソースプログラム
ラベル
ニモニック
PLUS
START
LD
ADDA
ST
RET
DATA1
DC
DATA2
DC
RESULT DS
END
ラベル－アドレス
対応表
オペランド
GR5,DATA1
GR5,DATA2
GR5,RESULT
20
12
1
DATA1:
DATA2:
RESULT:
オブジェクトプログラム
アドレス：機械語
↓
↓
アセンブラ実行例（１パス目）
ソースプログラム
ラベル
ニモニック オペランド
PLUS
START
LD
GR5,DATA1
DATA1
DATA2
RESULT
ADDA
GR5,DATA2
ST
GR5,RESULT
RET
DC
DC
DS
END
20
12
1
ラベル－アドレス
対応表
DATA1:
DATA2:
RESULT:
*
*
*
オブジェクトプログラム
アドレス：機械語
↓
↓
#1000:
#1001:
#1002:
#1003:
#1004:
#1005:
#1006:
#1007:
#1008:
#1009:
アセンブラ実行例（２パス目）
ソースプログラム
ラベル
ニモニック オペランド
PLUS
START
LD
GR5,DATA1
DATA1
DATA2
RESULT
ADDA
GR5,DATA2
ST
GR5,RESULT
RET
DC
DC
DS
END
20
12
1
ラベル－アドレス
対応表
DATA1: #1007
DATA2: #1008
RESULT: #1009
オブジェクトプログラム
アドレス：機械語
↓
↓
#1000: #1050
#1001: #1007
#1002: #2050
#1003: #1008
#1004: #1150
#1005: #1009
#1006: #8100
#1007: #0014
#1008: #000C
#1009: #0000
☆機械語の構成は
テキスト p28 参照
演習問題 2.4
次のプログラムは，VALUE1 でラベル付けされたメモリ領域の格納
する値から，VALUE2 でラベル付けされたメモリ領域の格納する値
を引いた結果を ANSWER でラベル付けされたメモリ領域に格納
するアセンブリプログラムである．これを 2 パスアセンブルせよ．
SUBTRA
VALUE1
VALUE2
ANSWER
START
LD
SUBA
ST
RET
DC
DC
DS
END
GR3,VALUE1
GR3,VALUE2
GR3,ANSWER
18
24
1
30