■ ESPレジスタ ■
前回はスタック領域の概念について説明しました。
関数を呼出す時に「パラメータ」を渡すのですが、そのパラメ
ータを渡す為に「スタック領域」というメモリ上の領域が使用
されるのでした。
スタック領域とは、「一時的に使用される」データを格納する
為の領域であり、積み重ねるようにしてデータアクセスが行な
われるのでした。
また、スタック領域にデータを格納する時は「push」（プッシ
ュと読みます）という命令を使用し、スタック領域からデータ
を取り出す時は「pop」（ポップと読みます）という命令を使
用する事も説明しました。
今回は、スタック領域にデータを格納＆取り出す事について、
もう少しだけ説明したいと思います。
まず、もう１度スタック領域からデータを取り出しているイメ
ージを見てみましょう。
レジスタEBX
┌──────┐
ｐｏｐ ｅｂｘ┌→│ ５ │
│ └──────┘
│
スタック領域│ │ │
├──────┤
│ ５ │
├──────┤
│ ４ │
├──────┤
│ ３ │
├──────┤
│ ２ │
├──────┤
│ １ │
└──────┘
スタック領域からデータを取り出す命令は「pop」という命令
を使用するのでした。
上の例の場合、「pop ebx」という命令を使用しているので、
スタック領域から取り出されたデータは「EBX」レジスタに格
納されるのでした。
続けて、もう１つデータを取り出してみます。
今度も全く同じ命令を使います。
pop ebx
この命令の動作イメージは以下の様になります。
レジスタEBX
┌──────┐
ｐｏｐ ｅｂｘ┌→│ ４ │
│ └──────┘
│
スタック領域│ │ │
├ │ ┤
│ │ │
├──────┤
│ ４ │
├──────┤
│ ３ │
├──────┤
│ ２ │
├──────┤
│ １ │
└──────┘
スタック領域なので１番最後に入れたデータから順番にデータ
が取り出されているのが分かると思います。
ここでちょっと疑問に思われた方はいらっしゃらないでしょう
か？
アセンブラコードを見てもらってお分かり頂けたかと思います
が、スタック領域からデータを取り出す時、全く同じ命令を使
用しました。
pop ebx
同じ命令なのに１番最初にスタック領域からデータを取り出す
時は、ちゃんとスタック領域の下から５番目のデータが取り出
されました。
レジスタEBX
┌──────┐
ｐｏｐ ｅｂｘ┌→│ ５ │
│ └──────┘
│
スタック領域│ │ │
├──────┤
│ ５ │←下から５番目が取り出され
├──────┤ ている。
│ ４ │
├──────┤
│ ３ │
├──────┤
│ ２ │
├──────┤
│ １ │
└──────┘
レジスタEBX
★もう１度、全く同じ命令┌──────┐
ｐｏｐ ｅｂｘ┌→│ ４ │
│ └──────┘
│
スタック領域│ │ │
├ │ ┤
│ │ │
├──────┤
│ ４ │←今度は下から４番目が取り
├──────┤ 出されている。
│ ３ │
├──────┤
│ ２ │
├──────┤
│ １ │
└──────┘
全く同じ命令を使用したはずなのに、何故１回目と２回目とで
データが取り出される場所が異なるのでしょうか？
間違って下から５番目のデータが２度取り出されたり、また、
下から２番目や３番目のデータが取り出されたりする事はない
のでしょうか？
実は、間違ってしまわないようにインテルプロセッサはスタッ
ク領域の１番上がどこなのかを常に覚えています。
そして、このスタック領域の１番上の場所を示す為に「ESP」
レジスタという物が使用されます。
もう１度、スタック領域からデータを取り出しているイメージ
を示します。
今度は「ESP」レジスタがスタック領域の１番上を常に示して
いる事に注意しながらご覧ください。
レジスタEBX レジスタESP
┌──────┐ ┌──────┐
ｐｏｐ ｅｂｘ┌→│ ５ │ │ │
│ └──────┘ └──┬───┘
│ │
スタック領域│ │ │ スタック領域の│
├──────┤ １番上はここ │
│ ５ │←────────┘
├──────┤
│ ４ │
├──────┤
│ ３ │
├──────┤
│ ２ │
├──────┤
│ １ │
└──────┘
レジスタEBX レジスタESP
★もう１度、全く同じ命令┌──────┐ ┌──────┐
ｐｏｐ ｅｂｘ┌→│ ４ │ │ │
│ └──────┘ └──┬───┘
│ │
スタック領域│ │ │ │
├ │ ┤ │
│ │ │ スタック領域の│
├──────┤ １番上はここ │
│ ４ │←────────┘
├──────┤
│ ３ │
├──────┤
│ ２ │
├──────┤
│ １ │
└──────┘
「ESP」レジスタが常にスタック領域の１番上を示しています。
これによりスタック領域の１番上の方から順番に取り出す事が
出来るのです。
さて、今まで「スタック領域の１番上」という表現を使ってき
ました。
この表現にはもっと簡単に呼べるように名前が付けられていま
す。
「スタック領域の１番上」の事を「スタックポインタ」と言い
ます。
「スタックポインタ」はESPレジスタに格納されているのです
が、この「スタックポインタ」というのは実際にはメモリ上の
アドレスを示しています。
先ほど、データを取り出す時にESPレジスタが常にスタック領
域の１番上を示している事を説明しました。
これはつまり「push」命令や「pop」命令を使用する事により、
ESPレジスタに格納されているアドレス情報が自動的に加減算
されるという事です。
「ESP」レジスタに格納されている値（スタックポインタ）は
インテルプロセッサの仕様により、「pop」命令や「push」命
令を使用すると自動的に加減算されるのです。
例えば「pop ebx」という命令を使用した場合、スタック領域
からデータを取り出した後に「ESP」レジスタが自動的に４加
算されます。
「ebx」レジスタは４バイトの大きさがあるので４加算される
のです。
以下に「pop」命令の動作イメージを示します。
処理が行なわれる順に番号を振っておきます。
◆ｐｏｐ ｅｂｘの動作イメージ
１．スタック領域からデータを取り出す
レジスタEBX
┌──────┐
ｐｏｐ ｅｂｘ┌→│ ５ │
│ └──────┘
│
スタック領域│ │ │
├──────┤
│ ５ │
├──────┤
│ ４ │
├──────┤
│ ３ │
├──────┤
│ ２ │
├──────┤
│ １ │
└──────┘
２．ESP（スタックポインタ）レジスタに４加算
レジスタESP
┌──────┐
│ │←──「＋４」
└──────┘
スタック領域から「データを取り出した後」に「ESP」レジス
タに４「加算」するという動作が行なわれています。
これにより、スタック領域からデータが取り出された後でも常
に「ESP」レジスタがスタック領域の１番上を示す事になりま
す。
今度は「push」命令の動作を見てみましょう。
「push」命令の場合、スタック領域に「データを格納する前」
に「ESP」レジスタが４「減算」されます。
これにより常に「ESP」レジスタがスタック領域の１番上を示
す事になります。
以下に例として「push 5」の動作イメージを示します。
処理が行なわれる順に番号を振っておきます。
◆ｐｕｓｈ ５の動作イメージ
１．ESP（スタックポインタ）レジスタから４減算
レジスタESP
┌──────┐
│ │←──「−４」
└──────┘
２．スタック領域にデータを格納
ｐｕｓｈ ５─┐
│
│
スタック領域│ ↓ │
├──────┤
│ ５ │
├──────┤
│ ４ │
├──────┤
│ ３ │
├──────┤
│ ２ │
├──────┤
│ １ │
└──────┘
スタック領域に「データを格納する前に」「ESP」レジスタが
４「減算」されるという動作が行なわれています。
これにより、スタック領域にデータを格納した後でも常に「E
SP」レジスタがスタック領域の１番上を示す事になります。
今回は「スタック領域」について説明し、スタック領域にデー
タを格納＆取り出す時にどんな動作が行なわれるのか見てみま
した。
ちなみに、アセンブラ言語ではパラメータが少ない場合に、ス
タック領域を使用せず、レジスタのみでパラメータを渡すよう
にする事が出来ます。
しかし、Ｃ言語等の高級言語ではレジスタのみ使用してパラメ
ータを渡すようにする事は基本的に出来ません。
何故かと言うと、コンパイラがメモリを使用するように機械語
コードを生成してしまうからです。
プロセッサから見た場合、レジスタは動作が速いですが、メモ
リは非常に動作が遅いです。
パラメータ数が少ない場合はメモリよりレジスタを使用した方
が動作が速くなるのですが、コンパライラがそこまで気をきか
せてくれる事はあまり無いのです。
これが高級言語よりアセンブラ言語を使用した方が実行速度が
速いと言われる主な原因の１つになります。
今回の説明で関数を呼出す前準備としてパラメータを渡す事が
出来るようになりました。
次回は関数を呼出す瞬間に何が行なわれるのか説明する予定で
す。