分岐命令プログラムの制御構造（C言語）

分岐命令
条件判断（if 文）や繰返し（for 文，while 文）の制御構造
はどのようにつくるか
制御構造を実現するための命令
• 分岐命令（条件分岐命令，無条件分岐命令）
• 比較命令
プログラムの制御構造（C言語）
条件判定： if - then - else 型
条件判定： if - then 型
条件
不成立
成立
条件
不成立
成立
命令列
命令列
1
1
命令列
2
プログラムの制御構造（C言語）
条件判定： do - while 型
繰返し： while 型
成立
条件
命令列
命令列
条件
成立
不成立
（ for 文はwhile型の特殊な場合 )
通常の実行では，実行した命令の次の番地（アドレス）の命令が
実行される
繰返しや条件判定などの制御構造を作るには，任意の番地に
分岐(ジャンプ)できる命令が必要になる
条件を判定し，条件の成立・不成立によって次に実行する命令
の番地を変更する命令
（条件分岐命令 / 条件ジャンプ命令）
：ただし条件によらず，「常に分岐 / ジャンプ」する命令（無条件分岐/
無条件ジャンプ命令）もある。
分岐 / ジャンプ先の番地を指定するにはラベル（label）を
用いる
2
ラベル（label）
ラベル: 命令やデータが配置されている主記憶上の番地
につけられた名前
1000 add
$s0, $s0, $s1
add
$s0, $s0, $s1
1004 addi
$s4, $zero, 1
addi
$s4, $zero, 1
1008 add
$s1, $s1, $s0
L1: add
$s1, $s1, $s0
1012 sub
$s0, $s0, $s4
sub
$s0, $s0, $s4
1016 bne
$s0, $s4, 1008
bne
$s0, $s4, L1
ラベル定義
ラベル参照
※ ラベルはアセンブラによって主記憶の番地に変換される
条件分岐命令(1)
一致（＝条件）分岐
beq $Ri，$Rj，Label
“ branch on equal ”
$Ri と $Rj が等しければ，ラベル Label に分岐
さもなければ，次のアドレスの命令を実行
…
beq $s1, $s0, L1
…
…
L1：
…
3
条件分岐命令(2)
不一致（≠ 条件）分岐
bne $Ri，$Rj，Label
“ branch on not equal ”
$Ri と $Rj が等しくなければ，ラベル Label に分岐
さもなければ，次のアドレスの命令を実行
…
bne $s1, $s0, L2
…
…
L2：
…
無条件分岐命令
無条件分岐
b Label
“ branch ”
無条件で（常に），ラベル Label に分岐
…
b L3
…
…
L3：
…
4
条件： if - then型
C プログラム
1: if ( v == w ) {
2: x = x+1 ;
3: }
1
lw $s0, 0($gp)
# $s0 ← v
2
3
lw $s1, 4($gp)
bne $s0, $s1, exit
# $s1 ← w
4
lw $s3, 8($gp)
# $s0=$s1ならば，
5
6
addi $s3, $s3, 1
sw $s3, 8($gp)
# $s3 ← $s3 + 1
# $s0≠$s1 かどうか？
# x ← $s3
7 exit:
条件判定の扱い
プログラミング言語
：成立したら次の文を実行
$gp
アセンブラ言語（機械語命令）
：成立したら分岐する
v
w
→ アセンブラ言語では
逆の条件で調べたほうが
プログラム構造は考えやすい
x
条件： if - then - else 型
C プログラム
1: if ( v == w ) {
2: x = x+1 ;
3: } else {
4: x = x – 1;
5: }
$gp
v
w
x
# $s0 ← v
1
lw $s0, 0($gp)
2
3
4
5
lw $s1, 4($gp)
# $s1 ← w
bne $s0, $s1, else # $s0≠$s1かどうか？
lw $s2, 8($gp)
# $s2 ← x
addi $s2, $s2, 1
# $s2 ← $s2+1
6
sw $s2, 8($gp)
# x ← $s2
b exit
lw $s2, 8($gp)
addi $s2, $s2, -1
sw $s2, 8($gp)
# else 部をスキップ
7
8 else:
9
10
11 exit:
5
# $s2 ← x
# $s2 ← $s2 -1
# x ← $s2
分岐命令の命令形式
「現在のPCの値」は現在実行し
ている命令の次の命令の番地
になっていることに注意
※ 分岐先の番地は現在のPCの値からのオフセット（変位；何番地離れて
いるか）で指定する
命令の先頭番地は
（「何命令前か，何命令後か」という指定形式：PC相対指定）
beq $Ri, $Rj, Label
op
rs
rt
address（offset）
000100
$Ri
$Rj
offset（2の補数表現）
31
PCの値はbeq命令の
次の命令の番地を指し
ているから
4番地ごとだから
26 25
21 20
0
16 15
{（Label の番地）– 4 –（この命令のある番地）}÷4
bne $Ri, $Rj, Label
op
rs
rt
000101
$Ri
$Rj
31
26 25
op
b Label
000100
31
21 20
rs
16 15
rt
00000
26 25
address（offset）
offset（2の補数表現）
00000
21 20
0
address（offset）
offset（2の補数表現）
16 15
0
b 命令は beq 命令で，$Ri=$Rj=$zero としたもの
（ $zero=$zero だから常に成立）
分岐先アドレス（offset）の指定（後方の指定）
1000番地のbeq命令実行時
には，PCの値はすでに+4 さ
れている
31
904
0
lw $t0,0($t1)
（1104– 4 –1000）÷4 = 25
PC
PC+4
1000
1004
beq $s1,$s2,25
add $t0,$t1,$t2
1104
sub $t0,$t1,$t2
1104番地に
分岐しようと
する場合
分岐ｵﾌｾｯﾄ
100÷4=25
（25命令先）
次PC（分岐時）
分岐命令の次の命令から数えて（「現在のPCの値」が基準になることに
注意），25命令後（beq 命令の位置から数えると，26命令後方）
6
分岐先アドレス（offset）の指定（前方の指定）
31
次PC（分岐時）
分岐ｵﾌｾｯﾄ
-100÷4=-25
904
PC
PC+4
（25命令前）
0
lw $t0,0($t1)
1000
1004
beq $s1,$s2,-25
add $t0,$t1.$t2
1104
sub $t0,$t1,$t2
904番地に
分岐しようと
する場合
（904– 4 –1000）÷4 = -25
分岐命令の次の命令から数えて（「次の命令」の位置が基準になることに
注意），25命令前（beq 命令の位置から数えると，24命令前）
例
1200番地
beq $s0, $s1, L1
（ラベルL1は1264番地に対応するものとする）
op
rs
000100
31
rt
10000
26 25
address（offset）
0000000000001111
10001
21 20
16 15
0
分岐先は，このbeq命令の次の命令から15
命令先にあるので，オフセットは 15 となる
16進表記： 1211000F
(1264-4-1200）/4=15 として計算できる
例
6400番地
bne $s0, $s1, L2
（ラベルL2は6144番地に対応するものとする）
op
rs
000101
31
rt
10000
26 25
address（offset）
1111111110111111
10001
21 20
16進表記： 1611FFBF
16 15
0
分岐先は，このbeq命令の次の命令から65
命令前にあるので，オフセットは -65となる
(6144-4-6400）/4=-65 として計算できる
7

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