4.命令フォーマット

さて、これまでの話でひとつの命令は３２ビットであることは理解済みであると思います。また、命令には算術演算、論理演算、分岐など色々な種類があることも説明しました。またそれだけでなく、命令にはレジスタファイルのアドレスや、メモリのアドレスの一部を示す必要もあります。

通常は上記で述べた多数の意味を示すために、３２ビットを分割して使用します。その分割された部分をフィールドと言います。このようなビットでの命令の表現をアセンブラー表現もしくは、機械語表現と言います。以下表２を用いて命令の機械語表現を説明します。

まず、３２ビットを表２のように分割しますが、その前に９つの命令を３つの形式に分類しています。R形式はレジスタアドレスを３つ示す必要のある命令用の形式で、add, sub, and, or, sltがこの形式を用います。レジスタは０番から３１番の３２種類があるので、５ビットを用いてレジスタのアドレスを示しています。また、R形式では左端の６ビットがすべて０であり、これがR形式であることを示しています。add, sub, and, or, sltの区別は右端の６ビットの値で区別されています。また、右から２つめの５ビットフィールドは用いられていません。

次にI形式ですが、これはレジスタアドレスを２つと、数値（２の補数表現を用いて、正もしくは０もしくは負の数を示す）を示しています。数値はなるべく大きな数値を示すことができる方が良いのですが、トータル３２ビットの制限で、数値は１６ビットです。２の補数表現を用いていますので、表３が表現可能な数値の範囲となります。

この１６ビットフィールドはlw, swではデータメモリアドレスの計算（バイト単位）に用いられており、beqでは命令ワードの分岐数を示しています（ワード単位）。

最後にJ形式ですが、J形式でレジスタアドレスを示す必要がないので、２６ビットの数値が用いられています。この数値を４倍すると、絶対メモリアドレスとなるので、負の数を表現する必要はなく、符号なし数で正または０が表現範囲です。

備考に、表１に対応する命令の例があり、表２に実際のフィールドの値（１０進数表示）があり、機械語（表２）でのフィールドの順序が異なることに注意が必要です。

各フィールドには名前があり、それを表４に示す。

opフィールドとfuncフィールドが操作を指定している。rsはソースレジスタ、rtも通常はソースレジスタ、rdはデスティネーションレジスタと呼ぶ。