instruction-set.md

概要説明

本CPUは、鹿児島高専の授業「言語処理系」でコンパイラの動作を説明するために設計したCPUです。

メモリについて

メモリは、1番地から1000番地まであります。1つの番地には1命令(オペランドおよびオペコードを含む)または、1つのデータが入ります。データは整数のみです。実際のPUでは、1つの命令が複数番地を利用したり、1つのデータが同様に複数番地を利用したりします。

• メモリの番地は1番地から1000番地まで
• プログラムコード領域は、800番地まで。
• ヒープ領域(大域変数領域)は、801番地から。
• スタック領域は、1000番地から下がる方向で。

レジスタについて

汎用レジスタはA,B,Cの3つがあります。レジスタにはデータが格納される場合もありますし、番地情報が入る場合もあります。また、後述の演算命令は、すべてレジスタAの内容とレジスタBの内容を演算し、演算結果をレジスタCに代入するとします。

汎用レジスタ以外では

• PC (プログラムカウンタ) 実行する命令の番地を格納
• SP (スタックポインタ) PUSHやPOP命令等スタック操作時に利用されます。
• FP (フレームポインタ) スタックフレームを作成する場合に使用します。

があります。

命令について

LOAD/STORE 系

基本的に

• メモリからレジスタへの代入はLOAD
• レジスタからメモリへの代入はSTORE

です。

命令	使用法	意味
LOAD	LOAD reg1, 数字 LOAD reg1, reg2 LOAD reg1, #(addr)	第2引数で示される値を第1引数の reg1 に代入する
STORE	STORE reg1, #(addr)	第1引数の reg1 の値を第2引数の#(addr)で示されるメモリ番地に書き込む

スタック操作系

スタックの動作はフルスタック(Full Stack)の下降方向(Decrement)とします。

命令	使用法	意味
PUSH	PUSH reg1	reg1の内容をスタックに積む。積まれる前にSP値が変化する (具体的にはSP←SP-1)
POP	POP reg1	スタックから値を取り出し reg1 に代入する。値を取り出した後、SP値が変化する (具体的にはSP←SP+1)
PUSHUP	PUSHUP	SP値をスタック領域が増える方向に1つ移動する(具体的にはSP←SP-1)

ジャンプ系

JMP, JPC,CALL命令の第1引数はジャンプ先のメモリ番地を表します。RET命令の引数はこれらと意味が違うことに注意

命令	使用法	意味
JMP	JMP 数字	無条件に数字番地にジャンプする
JPC	JPC 数字	レジスタCが0(偽)ならば、数字番地にジャンプする
CALL	CALL 数字	現在のPCの値 (CALL命令の番地) の次の値をスタックに積んで、 数字番地にジャンプする
RET	RET 数字	POP操作を行い、その値を帰り番地としてジャンプする。 その後、さらに第1引数の数字分だけスタック領域が減る方向にSP値を変化させる(具体的にはSP←SP+数字)

算術演算子系

レジスタAの内容とレジスタBの内容で算術演算を行う。結果はレジスタCに代入される。

命令	使用法	意味
PLUS	PLUS	A+B
MINUS	MINUS	A-B
MULTI	MULTI	A×B
DIV	DIV	A÷B

比較演算子系

レジスタAの内容とレジスタBの内容を比較し、結果が真の場合はレジスタCが1となる。それ以外の場合はレジスタCは0となる。 CMPODDのみがレジスタAのみで判断される。

命令	使用法	意味
CMPODD	CMPODD	Aが奇数ならば、真となる
CMPEQ	CMPEQ	AとBが同じ値ならば、真となる
CMPNOTEQ	CMPNOTEQ	AとBが違う値ならば、真となる
CMPLT	CMPLT	A < Bならば、真となる
CMPGT	CMPGT	A > Bならば、真となる
CMPLE	CMPLE	A <= Bならば、真となる
CMPGE	CMPGE	A >= Bならば、真となる

その他

命令	使用法	意味
PRINT	PRINT reg1	画面にreg1の内容を表示する
PRINTLN	PRINTLN	画面上で改行を行う
END	END	プログラムを停止する