スタックと割り込み ―― プログラムが動く仕組みを知ろう

　CPUは機械語の命令を一つずつメモリから読み出して実行します．さて，このときメモリ上のどの位置（どのアドレス）にある命令を読み出せばよいのかをどうやって知るのでしょうか？ ここで出てくるのが，「プログラム・カウンタ」という特別なレジスタ^注1です．

注1；レジスタとは，CPUにとって特に重要な情報を格納するための記憶領域であり，CPU内部に存在する．

　プログラム・カウンタは，命令が格納されている領域（一般に「コード領域」と呼ばれる）内の，一つのアドレスを指しています．CPUはプログラム・カウンタが指定するアドレスのメモリから命令を読み出し，次の命令を読み出すためにプログラム・カウンタの値を増やします（図1）．

図1　プログラム・カウンタとメモリの関係
プログラム・カウンタの値が0x1000のとき，CPUはメモリ上に確保されたコード領域内のアドレス0x1000から命令を読み出す．命令を読み出したら，次の命令を読み出すためにプログラム・カウンタの値を増やす．

　命令を読み出すたびにプログラム・カウンタの値を増やすことで，CPUは命令の順次実行を実現します．分岐の場合は，分岐命令の実行結果によってプログラム・カウンタを更新する値が変わります．

　図2に，C言語プログラム（リスト2）とアセンブリ言語プログラム（リスト4）の対応関係を示します．このアセンブリ言語はあるCPU用の命令を表現するものですが，詳細は割愛し，ここではif文を構成する(1)～(2)の命令列について概要を説明します．

図2　C言語ソース・プログラム（リスト2）とアセンブリ言語プログラム（リスト4）の対応関係
比較命令cmpで65（'A'）とr10（chの中身）を比較し，分岐命令jneで前行の比較結果がイコールでない場合に.L12に分岐している．

　(1)は，メモリから引き数chの読み出しを行うロード命令ld.b，文字定数A^注2との比較を行う比較命令cmp，比較結果によって分岐する分岐命令jneで構成されています．分岐命令jneの実行後，プログラム・カウンタの値は，条件が真なら(2)のmov命令，条件が偽なら(3)のmov命令を指す値に更新されます．(2)のデータ転送命令movではレジスタに1をセットし，続いてメモリへの書き込みを行うストア命令st.wで変数resultにレジスタの値（この場合は1）を書き込んでいます．同じように，(3)のデータ転送命令movではレジスタに2をセットし，続いてストア命令st.wで変数resultにレジスタの値（この場合は2）を書き込んでいます．

注2；ASCIIコードで'A'には65という値が割り当てられている．