平成26年春期試験午後問題　問2

午前試験免除制度対応！基本情報技術者試験のeラーニング【独習ゼミ】

問2　ハードウェア

機械語命令に関する次の記述を読んで，設問1，2に答えよ。

　命令語の形式を，図1に示す。
pm02_1.png
　図1で使用している記号の説明を，表1に示す。
pm02_2.png
　数字の末尾に h が付いているものは16進数表記である。
  • この命令語を実行するコンピュータの1語は16ビットであり，1語長のレジスタを4個(レジスタ番号0～3)と，命令の実行結果によって値が設定される2ビットの条件コードレジスタ(以下，CCという)をもつ。
  • 実効アドレスは，表2に示す式で算出される。ここで，(x)と(b)は，それぞれ x と b で指定されるレジスタに設定されている内容(以下，レジスタの内容という)を示す。
    pm02_3.png
  • 命令コード(一部)を表3に示す。
    pm02_4.png
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設問1

レジスタの内容が図2に示す値のとき，次の命令の実効アドレスとして正しい答えを，解答群の中から選べ。

　命令：　　1983h
pm02_5.png
解答群
  • 0001h
  • 0002h
  • 0003h
  • 0004h
  • 0008h
  • 000Ah
解答選択欄
  • 　
  • 　オ

解説

16進数の命令を2進数に変換し、命令語の形式に当てはめると以下のようになります。
pm02a.png
まず表2「実効アドレスの算出式」とレジスタの内容に基づいて、実効アドレスを求めます。
  1. x＝1 → (x)＝レジスタ1の内容＝3
  2. b＝2 → (b)＝レジスタ2の内容＝2
  3. d＝3
  4. 実効アドレス＝3＋2＋3＝8
算出された8を16ビットの16進表記にすると「0008h」です。

∴オ：0008h
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設問2

次の記述中の　に入れる正しい答えを，解答群の中から選べ。ここで，レジスタと主記憶装置の内容は，図3と図4のとおりとする。
　なお，解答は重複して選んでもよい。
pm02_6.png
　図3，4に示した状態で，主記憶装置に格納されているプログラムを 0010h 番地から実行する。
　0011h 番地の命令を実行した直後のレジスタ番号 0 の内容はaになり，レジスタ番号 1 の内容はbになる。
　0013h 番地の分岐命令ではc。0016h 番地の命令を実行した直後のレジスタ番号 2 の内容はdになる。
a，b，d に関する解答群
  • 0001h
  • 0002h
  • 0003h
  • 0004h
  • 0005h
  • 0006h
  • 0007h
  • 0008h
c に関する解答群
  • 分岐しない
  • 分岐する
解答選択欄
  • a:
  • b:
  • c:
  • d:
  • a=キ
  • b=ア
  • c=ア
  • d=ア

解説

〔a，bについて〕
まず0010h番地の命令を設問1と同様に2進数化し、各値に分解します。
pm02b.png
先に実効アドレスを算出します。
  1. x＝2→(x)＝レジスタ2の内容＝2
  2. b＝3→(b)＝レジスタ3の内容＝1
  3. d＝0
  4. 実効アドレス＝2＋1＋0＝3＝0003h
命令コード1は「rで指定されるレジスタと実効アドレスの内容の論理和をrで指定されるレジスタに格納する」命令なので、
  1. r＝0→レジスタ0の内容＝0004h
  2. 0003h番地の内容＝0003h
  3. 0004h OR 0003h
    ↓(簡略化のために下位8ビットのみ演算)
    0100 OR 0011＝0111→0007h
  4. 0007hをレジスタ0に格納する
次に0011h番地の命令です。
pm02c.png
実効アドレスを算出します。
  1. x＝0
  2. b＝3→(b)＝レジスタ3の内容＝1
  3. d＝0
  4. 実効アドレス＝1＋0＝1＝0001h
命令コード2は「rで指定されるレジスタと実効アドレスの内容の論理積をrで指定されるレジスタに格納する」命令なので、
  1. r＝1→レジスタ1の内容＝0003h
  2. 0001h番地の内容＝0001h
  3. 0003h AND 0001h
    ↓(簡略化のために下位8ビットのみ演算)
    0011 AND 0001＝0001→0001h
  4. 0001hをレジスタ1に格納する
この時点でレジスタ0には0007h、レジスタ1には0001hが格納されています。

∴a＝キ：0007h，b＝ア：0001h

〔cについて〕
続けて0012h番地と0013h番地の命令実行の様子を考えます。
pm02d.png
[0012h番地の命令]
  1. 実効アドレス＝(レジスタ3)＋2→1＋2＝0003h
  2. レジスタ2の内容＝0002h
  3. 0003h番地の内容＝0003h
  4. 0002h XOR 0003h
    0010 XOR 0011＝0001→0001h
  5. 0001hをレジスタ2に格納する，CC＝01
[0013h番地の命令]
  1. 実効アドレス＝21＝10101h
  2. m と CC の論理積を求める。
    m＝10，CC＝01
    10 AND 01＝00
結果が 00 なので分岐はしません。

∴c＝ア：分岐しない

〔dについて〕
次の0014h番地の内容は以下のとおりです。
pm02_8.png
命令コードは 4 なのでCCとmの論理積を計算して分岐するかどうかを判断します。CCは0012h番地での実行結果から「01」に設定されているので、mとCCの論理積は「01」となり、実効アドレス「(010110)2＝0016h」に分岐します（0015h番地は実行されない）。

続く0016h番地の内容は以下の通りです。
pm02_9.png
実効アドレスは b＝(11)2＝3 より

　(b)＋d＝(000001)2＋(000001)2＝(000010)2＝0002h

命令コードは 2 なので r＝(10)2＝2 より

　0002h番地の内容 AND レジスタ2の内容
＝000Fh AND 0001h
＝(001111)2 AND (000001)2
＝(000001)2
＝0001h

がレジスタ 2 (＝r) に格納されます。

∴d＝ア：0001h
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