MIPS のアセンブリ言語の機械語への翻訳

今回の演習では、MIPS のアセンブリ言語の機械語への翻訳を取り扱う。 もちろん、機械語そのものを覚えるのが目的ではなく、 コンピュータがハードウェアとして働く仕組みを理解するための 足掛かりとすることを目指している。 今回の演習の内容は、教科書の第五章 (データパスと制御) を理解するためには 必須と言えるだろう。

今までの演習で、MIPS CPU 上で動作するソフトウェアが add, lw, sw などの命令 (instruction) の系列として実現されることをみて来た。 これらの命令はアセンブラによって機械語に翻訳される。 機械語とは、命令を数値で表現したものである。

MIPS R2000 CPU においては、一命令は全て 32 ビットで表現される。 今まで見た通り、MIPS においてはレジスタやデータの 1 語のデータ長 は 32 ビット (4 バイト) であったから、1 命令は全て 1 語で表されることになる。 さらにメモリアドレスも 32 ビットで表現されている。 このように MIPS R2000 CPU は非常に規則的な命令体系および構造をしているのが 特徴である。

一方、Intel の 80x86 系 CPU はその歴史背景から 非常に複雑な構造をしている。例えばレジスタのサイズが 16 ビットのものとと 32 ビットのものが混在している、 などである。

とはいえ、MIPS R2000 CPU の構造を理解することは Intel や PowerPC 等、他の CPU を理解する助けになるだろう。