2020年11月16日

令和2年度 技術士第一次試験問題 情報工学部門 V−11

V−11

次のコードは、4000番地から150語 (1語は4番地分) に0を格納するコードである。プログラムの意味が変わらないように、ループ内に不要な命令をできるだけ多くループ外 (ラベルloopより前) に移動する最適化を行った後、このコードを実行したときの命令実行総数として、最も適切なものはどれか。

   LDI R1, #150
   LDI R2, #0
loop: LDI R3, #4000
   MULI R4, R2, #4
   ADD R5, R3, R4
   LDI R6, #0
   ST R6, (R5)
   INC R2
   SUB R7, R1, R2
   BGZ R7, loop

各命令の意味は以下のとおりである。
 LDI Rx, #Y   レジスタ Rx に値 Y を格納する。
 ST Rx, (Ry)   Ryの内容が示す番地に Rx の値を格納する。
 INC Rx     Rx を 1増やす。
 ADD Rx,Ry,Rz Ry+Rz を Rx に格納する。
 SUB Rx,Ry,Rz Ry-Rz を Rx に格納する。
 MULI Rx,Ry,#Z Ry*Z を Rx に格納する。
 BGZ Rx,label   Rxが0より大きければlabalに分岐する。

@ 755  A 904  B 1053  C 1202  D 1500





正解

A


解説

まず、ループ内に不要な命令を考える。
LDI R3, #4000 は、R3に 4000 を格納する処理であり、ループ外に移動できる。
LDI R6, #0 は、R6に 0 を格納する処理であり、ループ外に移動できる。

よって、最適化後は以下のコードとなる。

   LDI R1, #150
   LDI R2, #0
   LDI R3, #4000
   LDI R6, #0
loop: MULI R4, R2, #4
   ADD R5, R3, R4
   ST R6, (R5)
   INC R2
   SUB R7, R1, R2
   BGZ R7, loop

命令実行総数は
LDI R1, #150  ・・・ R1: 150
LDI R2, #0  ・・・R1: 0, R2: 0
LDI R3, #4000  ・・・R1: 100, R2: 0, R3: 4000
LDI R6, #0  ・・・R1: 100, R2: 0, R3: 4000, R6: 0

ここまでで命令数は4である。

LOOP内は、
MULI R4, R2, #4
 ⇒ R1: 150, R2: 0, R3: 4000, R4: 0*4=0
ADD R5, R3, R4
 ⇒ R1: 150, R2: 0, R3: 4000, R4: 0, R5: 4000+0=4000
ST R6, (R5)
 ⇒ 4000番地に 0 を格納する。
INC R2
 ⇒ R1: 150, R2: 1, R3: 4000, R4: 0, R5: 4000
SUB R7, R1, R2
 ⇒ R1: 150, R2: 1, R3: 4000, R4: 0, R5: 4000, R7: 150-1=149
BGZ R7, loop
 ⇒ loopへ戻る

MULI R4, R2, #4
 ⇒ R1: 150, R2: 1, R3: 4000, R4: 1*4=4
ADD R5, R3, R4
 ⇒ R1: 150, R2: 1, R3: 4000, R4: 4, R5: 4000+4=4004
ST R6, (R5)
 ⇒ 4004番地に 0 を格納する。
INC R2
 ⇒ R1: 150, R2: 2, R3: 4000, R4: 4, R5: 4004
SUB R7, R1, R2
 ⇒ R1: 150, R2: 2, R3: 4000, R4: 4, R5: 4004, R7: 150-2=148
BGZ R7, loop
 ⇒ loopへ戻る

MULI R4, R2, #4
 ⇒ R1: 150, R2: 2, R3: 4000, R4: 2*4=8
ADD R5, R3, R4
 ⇒ R1: 150, R2: 2, R3: 4000, R4: 8, R5: 4000+8=4008
ST R6, (R5)
 ⇒ 4008番地に 0 を格納する。
INC R2
 ⇒ R1: 150, R2: 3, R3: 4000, R4: 8, R5: 4008
SUB R7, R1, R2
 ⇒ R1: 150, R2: 3, R3: 4000, R4: 8, R5: 4008, R7: 150-3=147
BGZ R7, loop
 ⇒ loopへ戻る

  ・・・

R7の値が149〜0まで150回ループする。つまりループ内の命令数は6で、150回ループするので命令数は、6×150 = 900である。

従って、ループ外で4回、ループ内で900回、命令実行総数は904回である。

タグ:機械語命令
posted by ファーストマクロ at 19:41| Comment(0) | R02技術士一次試験(情報工学)
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