勉強会その３ 　 　2016/5/1 10 8分35秒 データの表現 演算

MIPS 命令セットアーキテクチャ 主に組み込みシステムで使われていた 特徴 仕様がきれいなため， アーキテクチャの 授業でよく使われる 情報システム基盤学基礎１ MIPS 命令セットアーキテクチャ 主に組み込みシステムで使われていた 例： CISCO のルータやプリンタ，NINTENDO64, PS, PS2 など 特徴 命令長を 32 ビットに統一 32 本の汎用レジスタと 32 本の浮動小数点レジスタ レジスタの幅は 32 ビット （のちに 64 ビット） 仕様がきれいなため， アーキテクチャの 授業でよく使われる [ MIPS命令セットアーキテクチャの一部 ]

命令の基本構造 オペコード オペランド 処理の種類 例： add, sub, lw など 処理の対象 情報システム基盤学基礎１ 命令の基本構造 オペランド オペコード 処理の種類 例： add, sub, lw など オペランド 処理の対象 例： $s0, 0($t0), 100 など オペランドの数はオペコードによって異なる オペコード lw $s1, 0($t0) lw $s2, 4($t0) lw $s3, 8($t0) lw $s4, 16($t0) add $t1, $s1, $s2 add $t2, $s3, $s4 sub $s0, $t1, $t2 sw $s0, 16($t0)

フィールドと命令形式 アセンブリ言語と機械語の対応例 命令形式 アセンブリ言語： add $t1, $s1, $s2 機械語： 情報システム基盤学基礎１ フィールドと命令形式 アセンブリ言語と機械語の対応例 アセンブリ言語： add $t1, $s1, $s2 機械語： 命令形式 フィールドの構成の違いによる命令の分類 MIPS の場合は 3 種類の命令形式が存在 フィールド 32ビット 000000 10001 10010 01001 00000 100000 6ビット 5ビット 5ビット 5ビット 5ビット 6ビット (add) ($s1) ($s2) ($t1) (未使用) (add)

MIPS の命令形式 R 形式 I 形式 J 形式 op rs rt rd shamt funct op rs rt 情報システム基盤学基礎１ MIPS の命令形式 R 形式 I 形式 J 形式 op rs rt rd shamt funct 6ビット 5ビット 5ビット 5ビット 5ビット 6ビット op rs rt constant or address 6ビット 5ビット 5ビット 16ビット op address 6ビット 26ビット op： オペコード rs： 第1オペランド rt： 第2オペランド rd： 第3オペランド shamt： シフト量 funct： 機能コード constant： 定数 address： アドレス

情報システム基盤学基礎１ MIPS 命令の種類 算術演算命令 論理演算命令 データ転送命令 分岐命令

算術演算命令 四則演算などの算術演算を行う命令 命令形式は R 形式または I 形式 オペランドはレジスタまたは定数（即値） 情報システム基盤学基礎１ 算術演算命令 四則演算などの算術演算を行う命令 例： add, sub, mult, div, addi など 命令形式は R 形式または I 形式 オペランドはレジスタまたは定数（即値） MIPS の算術演算ではメモリアドレスを指定できない 命令形式 アセンブリ言語 意味 機械語 000000 10001 10010 01001 00000 100000 add $t1, $s1, $s2 $t1 = $s1 + $s2 $s1 $s2 $t1 add R 000000 10000 10011 01001 00000 100010 sub $t1, $s0, $s3 $t1 = $s0 - $s3 $s0 $s3 $t1 sub 001000 10000 01001 0000000001000010 I addi $t1, $s0, 66 $t1 = $s0 + 66 addi $s0 $t1 66

論理演算命令 論理演算を行う命令 命令形式は R 形式または定数 オペランドはレジスタまたは定数 情報システム基盤学基礎１ 論理演算命令 論理演算を行う命令 例： and, or, andi, sll など 命令形式は R 形式または定数 オペランドはレジスタまたは定数 メモリアドレスの指定不可 命令形式 アセンブリ言語 意味 機械語 000000 10001 10010 01001 00000 100100 and $t1, $s1, $s2 $t1 = $s1 & $s2 $s1 $s2 $t1 and R 000000 00000 10000 01001 00100 000000 sll $t1, $s0, 4 $t1 = $s0 << 4 $s0 $t1 4 sll 001100 10000 01001 0000000000001010 I andi $t1, $s0, 10 $t1 = $s0 & 10 andi $s0 $t1 10

データ転送命令 メモリ  レジスタ間のデータ転送を行う命令 命令形式は I 形式 オペランドはレジスタまたはアドレス 情報システム基盤学基礎１ データ転送命令 メモリ  レジスタ間のデータ転送を行う命令 例： lw, sw など 命令形式は I 形式 オペランドはレジスタまたはアドレス 命令形式 アセンブリ言語 意味 機械語 100011 10010 01000 0000000000000100 lw $s2, 4($t0) $s2=M[$t0+4] lw $s2 $t0 4 I 101011 10000 01000 0000000000010000 sw $s0, 16($t0) M[$t0+16]=$s0 sw $s0 $t0 16 ※ M[X]： メモリアドレス X に対応するメモリ上のデータ

分岐命令 次に実行する命令を変更する命令※ 命令形式は R 形式，I 形式，J 形式 オペランドはレジスタ，アドレス，定数 情報システム基盤学基礎１ 分岐命令 次に実行する命令を変更する命令※ 無条件に変更する命令： j, jr など（goto 文，switch 文に相当） 条件に応じて変更する命令： slt + beq, bne など（if 文に相当） 命令形式は R 形式，I 形式，J 形式 オペランドはレジスタ，アドレス，定数 ※ 通常はメモリ上の並びの 　　次の命令が実行される 命令形式 アセンブリ言語 意味 機械語 000010 00000000000000100111000100 J j 10000 go to 10000 j 2500※ 000000 00000 01001 00000 00000 001000 R jr $t1 go to $t1 $t1 jr if ($s2 < $s3) $s1 = 1; else $s1 = 0; 000000 10010 10011 10001 00000 101010 R slt $s1, $s2, $s3 $s2 $s3 $s1 slt if ($s1 == $s2) go to 100; 000100 10001 10010 0000000000011001 I beq $s1, $s2, 100 beq $s1 $s2 25※ ※ 2ビット左シフトしたものをアドレスとして使用するため