アセンブリ言語の基礎知識　Part 2

●ＣＰＵの動作原理と命令の実行

　今度は具体的にＣＰＵの動きを追って説明しましょう。このワークショップでは、基本的にZilog社のＣＰＵ、Ｚ８０を例に説明していきます。
　ＣＰＵは命令を実行して動いていきます。電源を投入したら、メモリの頭から読み込んで動くと説明しましたので、メモリの先頭からつぎのようなデータが存在したとします。 　

　まず、ＣＰＵは当然0000h番地を読みます。そこに保存されている値は00hです。この場合ＣＰＵが動作して、はじめに読んだ値ですね。この場合、ＣＰＵはこのデータをＣＰＵへの命令（命令コードまたはＯＰ（オペレーション）コード）とみなし読み込みます。
　そしてＺ８０のメーカー仕様書を見ると、
　

というような、仕様が記載されています。表のコードって言うのが命令に当たる部分で、オペレーションがそのコードならば、ＣＰＵがどのような動作をするのかを説明しているわけです。
　この命令はノンオペレーションという命令で、ＣＰＵはなにもしません。（笑）
00hの命令がメモリ上に続けばなにもしないで、つぎの命令をどんどん読んでいきます。

　蛇足ですけど、この命令もちゃんとしたＣＰＵの命令です。結果的になにも起きない命令ですが、なにもしないってことを実行しているわけです。まわりくどい言い方ですけど、要するに、命令を読み込んで、なにもしないでつぎの処理へ行くっていう処理ですから、仕様書を見るとこの命令を実行するオーダー（実行に必要なクロック数）は４クロックです。たとえば４００ＭＨｚＣＰＵの場合、４クロックは10ns（ナノ秒）ですから、こんな命令がいっぱいあると、はっきり言ってクロックの無駄になるわけですね。

　さて0000h番地が終わったのでつぎは0001h番地へ実行が移ります。同様に、ＣＰＵは次の実行コードを読みます。0001h番地のコードは3Ehです。仕様書では 　

　というような記載になっています。
　表の読み方ですが、nという表記は１バイトの値（データ）を意味し、AはＡレジスタを意味します。
　今度はオペレーションの部分で動作が説明されています。これは、←の方向へ値の転送が行われる転送命令（移動命令ともいう）と呼ばれるものです。この表の場合、Ａレジスタに値ｎが設定されることを意味しています。
　Ｚ８０の場合は、これをロード命令とも呼びます。インテル系のＣＰＵであればムーブ命令と呼ばれ、動作は同じことなんですが、メーカーによって呼び方が違っています。
　このことから、この命令が実行されるとＣＰＵはＡレジスタに値ｎを入れる動作をするわけです。

　この表ではコードのところに3Ehとnが書かれています。これは3Ehが命令になり、nがその命令に必要なデータ（値）です。この3Ehという命令は２バイト命令と呼ばれ、この２バイトで一つの動作をします。先ほどのノーオペレーション命令はデータを必要としないため１バイトとなり１つで命令が終了しました。

　このようにＣＰＵは3Ehという命令を受けると、そのオペレーションに従い、次のアドレスにある１バイト、10hをＡレジスタへセットします。そして実行後は0003hに実行が移ります。 　

　このようなコードとデータの集まりがＣＰＵを動かすプログラムとなります。このようにＣＰＵへ直接送られる命令を記述したものを機械語（マシン語）と呼ばれるわけです。

●ＣＰＵで実際に計算させてみる

　では、実際に計算をさせてみましょう。
　１０＋２０を計算させる場合の手順を紹介しましたが、まず、足し算を行う命令を見てみますと 　

のような命令があります。
これはＡレジスタとＢレジスタを足し、その結果がＡレジスタへ入るという仕様になっています。

　これを使うにはまずそれぞれのレジスタに計算したい値を入れなければいけません。そこで移動命令を使います。 　

　以上を元に計算させるプログラムを作ります。値の１０と２０は１６進数にするとそれぞれ、0Ahと14hです。
　

　 これで機械語による足し算プログラムができました。