2013年度 プログラミングⅠ ～ 内部構造と動作の仕組み（２） ～.

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1 2013年度 プログラミングⅠ ～ 内部構造と動作の仕組み（２） ～

2 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 アセンブラ言語 （ソフトウェア） （ソフトウェア） １対１
・最終的には、機械語に変換される ・人間が扱いやすい 機械語 （ソフトウェア） アセンブラ言語 （ソフトウェア） １対１ コンピュータ （ハードウェア） ・コンピュータの本質的命令 ・人間に比較的わかりやすい 2

3 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。 3

4 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 4

5 機械語の構造 ＯＰ r/r1 x/r2 aｄｒ 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）
出力先（レジスタ） ＯＰ r/r1 x/r2 aｄｒ 回路指定 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） 5

6 アセンブラ言語（機械語命令）の例 ラベル 命令コード オペランド ＡＤＤＡ ＧＲ１，ＧＲ２ ＡＤＤＡ １ ２ ラベル 命令コード オペランド
■レジスタＧＲ１の値にレジスタＧＲ２の値を加える ラベル 命令コード オペランド ＡＤＤＡ ＧＲ１，ＧＲ２ ＡＤＤＡ 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 オペランド ＡＤＤＡ ＧＲ１，ＤＡＴＡ ＤＡＴＡ ＤＣ ＃０１ＦＡ ＡＤＤＡ １ （８） 実効アドレス（ＤＡＴＡ） 6

7 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 命令コード オペランド
ＥＸＡＭ ＳＴＡＲＴ ＬＤ ＧＲ０，ＤＡＴＡ１ ＡＤＤＡ ＧＲ０，ＤＡＴＡ２ ＳＴ ＧＲ０，ＡＮＳ ＲＥＴ ＤＡＴＡ１ ＤＣ ＃０００１ ＤＡＴＡ２ ＃０００２ ＡＮＳ ＤＳ １ ＥＮＤ 命令領域 データ領域 7

8 プログラムの実行 アドレス 値 ＃００００ ＊＊＊＊ ～ ＃００２Ｄ ＃００２Ｅ ＰＵＳＨ ＊ ０ ＃００２Ｆ ＊（スタックへ積む）
＃００３０ ＬＤ （８） ＃００３１ ＃０１００ ＃００３２ ＡＤＤＡ ＃００３３ ＃０１０１ ＃００３４ ＳＴ ＃００３５ ＃０１０２ ＃００３６ ＰＯＰ ＃００３７ アドレス 値 ＃００３８ ＊＊＊＊ ～ ＃００ＦＦ ＃０１００（ＤＡＴＡ１） ＃０００１ ＃０１０１（ＤＡＴＡ２） ＃０００２ ＃０１０２（ＡＮＳ） ＊＊＊＊（実行後、＃０００３が入る） ＃０１０３ ＃ＦＦＦＦ （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）。 8

9 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

10 コンピュータシステム［再掲］ コンピュータ 外部 プログラム データ 結果 処理 10

11 ５大機能（２）［再掲］ 中央処理装置（ＣＰＵ） 制御装置 演算装置 記憶装置 入力装置 出力装置 プログラム データ 制御 11

12 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 12

13 コンピュータシステム（まとめ） ノイマン型コンピュータ 四則演算 論理演算 論理回路 ２進数 ブール代数 半導体 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） 論理演算 論理回路 ２進数 ブール代数 半導体 13