Transcript 内部構造と動作の仕組み
2013年度 プログラミングⅠ ～ 内部構造と動作の仕組み（２） ～ 担当教員： 幸山 直人 2013年度 プログラミングⅠ 機械語とアセンブラ言語 高級言語 （ソフトウェア） Ｃ言語など 機械語 （ソフトウェア） コンピュータ （ハードウェア） ・最終的には、機械語に変換される ・人間が扱いやすい １対１ アセンブラ言語 （ソフトウェア） ・コンピュータの本質的命令 ・人間に比較的わかりやすい 2013年度 プログラミングⅠ ＣＯＭＥＴⅡとＣＡＳＬⅡ ＣＯＭＥＴⅡ（コンピュータ） ＣＯＭＥＴⅡは、実在しないコンピュータだが、コンピュータと しての五大機能を備えた仮想のコンピュータである。 ＣＡＳＬⅡ（アセンブラ言語） ＣＡＳＬⅡは、ＣＯＭＥＴⅡ上で動作する機械語に対応するア センブラ言語である。 注意：ＣＡＳＬⅡの仕様書は、情報処理技術者試験を実施いている情報処理推進機構 から入手できるほか、情報処理技術者試験の「案内書・願書」の巻末に記載されている。 また、ＣＡＳＬⅡのプログラミングを体験できるシミュレータも提供されている。 その他、多くの有志によってＣＡＳＬⅡを学習できる教材がインターネット上で提供され ているので、必要に応じて学習してもらいたい。 2013年度 プログラミングⅠ ＣＯＭＥＴⅡの主な仕様 １語は１６ビット 主記憶の容量は６５５３６語で０～６５５３５番地 逐次制御 汎用レジスタは８つ（ＧＲ０～ＧＲ７） その他のレジスタとして、スタックポインタ（ＳＰ） とプログラムレジスタ（ＰＲ） 演算結果により設定されるフラグレジスタ（ＦＲ） ＯＦ ＳＦ ＺＦ 2013年度 プログラミングⅠ 機械語の構造 出力先（レジスタ） ＯＰ 回路指定 r/r1 x/r2 aｄｒ 入力先（レジスタまたは実効アドレス） ＯＰ（８ビット）：命令コード（回路指定） r/r1（４ビット）：レジスタ（出力＆入力） x/r2（４ビット）：レジスタ（入力） 1語の場合：(r/r1)+(x/r2)（adrはなし；第2語はなし） 2語の場合：(x/r2)＋(adr)の値（x/r2≧8⇒0+(adr)） aｄｒ（１６ビット）：主記憶の番地（入力） 2013年度 プログラミングⅠ アセンブラ言語（機械語命令）の例 ■レジスタＧＲ１の値にレジスタＧＲ２の値を加える ラベル ＡＤＤＡ 命令コード オペランド ＡＤＤＡ ＧＲ１，ＧＲ２ １ ２ ■レジスタＧＲ１の値に実効アドレス（ＤＡＴＡ）の値（＃０１ＦＡ）を加える ラベル 命令コード ＡＤＤＡ オペランド ＧＲ１，ＤＡＴＡ ＤＡＴＡ ＤＣ ＃０１ＦＡ ＡＤＤＡ １ （８） 実効アドレス（ＤＡＴＡ） 2013年度 プログラミングⅠ アセンブラ言語のプログラミングの例 ■１＋２を計算する（実効アドレス（ＡＮＳ）に答え３が記憶される） ラベル ＥＸＡＭ ＤＡＴＡ１ ＤＡＴＡ２ ＡＮＳ 命令コード ＳＴＡＲＴ ＬＤ ＡＤＤＡ オペランド ＳＴ ＲＥＴ ＤＣ ＧＲ０，ＡＮＳ ＤＣ ＤＳ ＥＮＤ ＧＲ０，ＤＡＴＡ１ ＧＲ０，ＤＡＴＡ２ ＃０００１ ＃０００２ １ 命令領域 データ領域 2013年度 プログラミングⅠ プログラムの実行 アドレス ＃００００ 値 アドレス ＊＊＊＊ ＃００３８ ～ 値 ＊＊＊＊ ～ ＃００２Ｄ ＊＊＊＊ ＃００ＦＦ ＃００２Ｅ ＰＵＳＨ ＃００２Ｆ ＊（スタックへ積む） ＃０１０１（ＤＡＴＡ２） ＃０００２ ＃００３０ ＬＤ ＃０１０２（ＡＮＳ） ＊＊＊＊（実行後、＃０００３が入る） ＃００３１ ＃０１００ ＃０１０３ ＊＊＊＊ ＃００３２ ＡＤＤＡ ＃００３３ ＃０１０１ ＃００３４ ＳＴ ＃００３５ ＃０１０２ ＃００３６ ＰＯＰ ＃００３７ ＊＊＊＊ ＊ ０ ０ ０ （８） （８） ＃０１００（ＤＡＴＡ１） ＃０００１ ～ ＃ＦＦＦＦ ０ （８） ０ ＊ ＊＊＊＊ ＊＊＊＊ （１）まず、ＯＳによってプログラムとデー タがメモリ上に書き込まれる。 （２）通常、レジスタを使用する前はレジス タの内容を退避させる（黄色の部分）。 2013年度 プログラミングⅠ 注意すべきこと ロードアドレス（LAD）、プッシュ（PUSH）、 コール（CALL）だけは実行アドレスに格納さ れている値ではなく、実行アドレス（アドレス） そのものを演算することに注意する 2013年度 プログラミングⅠ コンピュータシステム［再掲］ 外部 コンピュータ プログラム データ 結果 処理 2013年度 プログラミングⅠ ５大機能（２）［再掲］ 中央処理装置（ＣＰＵ） 制御装置 演算装置 入力装置 プログラム 記憶装置 データ 出力装置 制御 2013年度 プログラミングⅠ ノイマン型コンピュータ •プログラム内蔵方式 •逐次制御方式 2013年度 プログラミングⅠ コンピュータシステム（まとめ） ノイマン型コンピュータ プログラム内蔵方式 逐次制御方式 ２進数（命令・データ） 四則演算 （足し算・補数表現・シフト演算） ２進数 論理演算 論理回路 ブール代数 半導体