사용 개념: MIPS 명령어 형식의 세 형식과 opcode·funct 표, MIPS 레지스터와 메모리 피연산자의 레지스터 번호 표.

“어셈블리어 한 줄을 16진수 기계어로 옮겨라”는 문제는 늘 같은 하위목표 넷을 밟는다. ① 형식과 op(R형식이면 funct까지)를 찾는다. ② 레지스터 이름을 번호로 바꿔 알맞은 칸(rs, rt, rd)에 놓는다. ③ 남은 칸(shamt 또는 immediate)을 채운다. ④ 칸들을 2진수로 이어 붙이고 4비트씩 끊어 16진수로 읽는다. 거꾸로 푸는 문제는 ④ → ① → ② → ③ 순서다.

이 방법을 떠올리는 실마리는 명령의 모양이다. 재료가 모두 레지스터면 R형식, 상수나 숫자(레지스터) 꼴이 보이면 I형식이다. 틀리기 쉬운 곳은 ②다. 어셈블리어에 적는 순서와 칸의 순서가 다르다1.

필요한 값은 아래와 같다2.

명령 op / funct (16진수) 레지스터 번호
sub 0 / 22 $a0 4
srl 0 / 02 $t0~$t3 8~11
addi 08 $s1~$s5 17~21
slti 0A    
sw 2B    

문제 1 · 완전한 풀이

sub $t2, $s3, $s4를 기계어로 옮겨라3.

  1. 형식과 op 찾기: 재료가 모두 레지스터라 R형식이다. op = 0 = 000000, funct = 0x22 = 100010.
  2. 레지스터를 칸에 놓기: sub rd, rs, rt 순서로 적는다. 첫째로 적은 $t2 = 10이 rd, 둘째 $s3 = 19가 rs, 셋째 $s4 = 20이 rt다. rs = 10011, rt = 10100, rd = 01010.
  3. 남은 칸 채우기: 밀기 명령이 아니므로 shamt = 00000.
  4. 이어 붙여 16진수로: 000000 10011 10100 01010 00000 100010 → 0000 0010 0111 0100 0101 0000 0010 0010 → 0x02745022.
검증 — 16_mips-encoding-ladder_p4.py

문제 2 · 마지막 하위목표만 빈칸

addi $t0, $s5, -12를 기계어로 옮겨라3.

  1. 형식과 op 찾기: 상수가 있어 I형식이다. op = 0x08 = 001000.
  2. 레지스터를 칸에 놓기: addi rt, rs, imm 순서로 적는다. 첫째로 적은 $t0 = 8이 rt, 둘째 $s5 = 21이 rs다. rs = 10101, rt = 01000.
  3. 남은 칸 채우기: −12를 16비트 2의 보수로 적는다. 12 = 0x000C, 뒤집으면 0xFFF3, 1을 더하면 0xFFF4 = 1111 1111 1111 0100.
  4. 이어 붙여 16진수로: __
답

001000 10101 01000 1111111111110100 → 0010 0010 1010 1000 1111 1111 1111 0100 → 0x22A8FFF4.
4비트씩 끊을 때 칸의 경계(6, 5, 5, 16)와 4비트의 경계가 어긋난다. 32비트를 먼저 한 줄로 이어 쓴 뒤 왼쪽부터 네 개씩 끊는다.

문제 3 · 하위목표 절반이 빈칸

sw $t3, 48($s2)를 기계어로 옮겨라3.

  1. 형식과 op 찾기: 숫자(레지스터) 꼴이라 I형식이다. op = 0x2B = 101011.
  2. 레지스터를 칸에 놓기: __
  3. 남은 칸 채우기: 오프셋 48 = 0x0030 = 0000 0000 0011 0000.
  4. 이어 붙여 16진수로: __
답
  1. sw rt, imm(rs) 순서로 적는다. 괄호 안의 $s2 = 18이 rs, 앞에 적은 $t3 = 11이 rt다. rs = 10010, rt = 01011. 흔한 오답은 앞에 적은 $t3을 rs에 넣는 것이다.
  2. 101011 10010 01011 0000000000110000 → 1010 1110 0100 1011 0000 0000 0011 0000 → 0xAE4B0030.
검증 — 16_mips-encoding-ladder_p4.py

문제 4 · 독립 문제

(a) slti $t0, $a0, 1을 16진수 기계어로 옮겨라. (b) 기계어 0x001140C2를 어셈블리어로 되돌려라3.

답

(a) I형식, op = 0x0A = 001010. rs = $a0 = 4 = 00100, rt = $t0 = 8 = 01000. immediate = 1. 001010 00100 01000 0000000000000001 → 0010 1000 1000 1000 0000 0000 0000 0001 → 0x28880001.
(b) 2진수 0000 0000 0001 0001 0100 0000 1100 0010. 앞 6비트가 0이라 R형식이다. 000000 00000 10001 01000 00011 000010으로 자르면 rs = 0, rt = 17($s1), rd = 8($t0), shamt = 3, funct = 0x02(srl). 밀기 명령은 srl rd, rt, shamt 순서로 적으므로 srl $t0, $s1, 3이다.

검증: 네 문제의 답을 인코더로 만들고 디코더로 되돌려 확인 — 16_mips-encoding-ladder_p4.py. 실제 어셈블러가 아니라 파이썬으로 짠 인코더·디코더다.

  1. Patterson & Hennessy, Computer Organization and Design (MIPS Edition), 2장 “Instructions: Language of the Computer” ↩

  2. MIPS Reference Data(Green Sheet), NUS CS2100 공개본 https://www.comp.nus.edu.sg/~cs2100/lect/MIPS_Reference_Data_page1.pdf (OPCODE / FUNCT 열과 레지스터 번호 표) ↩

  3. 네 문제와 풀이는 새로 만든 것이다. 답은 문제 코드로 확인했다. ↩ ↩2 ↩3 ↩4