変数等のメモリ理解めも

はじめに

変数とかの処理のメモリ、CPUの動作、PC、マイコンで基礎的な所をメモ。

1. メモリとCPUレジスタ

• int a = 10; とか int ary[10]; 。
  → これらは 基本的にメインメモリ（RAM）上に置かれます。

• ただし、CPU が計算するときは 一時的に CPU のレジスタに載せて計算します。
  例：c = a + b;

  • コンパイラが「a をレジスタにロード」
  • 「b をレジスタにロード」
  • 「レジスタ同士で加算」
  • 「結果をメモリにストア」
    という流れになります。

「プログラマが a という変数を書いた」 = RAM に置かれる が、
計算の瞬間だけ CPU のレジスタが使われる、という仕組みです。

2. CPU のレジスタ

• CPU 内部の「作業机」みたいな超高速の場所。
• 例えば x86 なら EAX, EBX … みたいなレジスタがある。
• これらはプログラマが直接「C言語」で指定することは基本的にできません（アセンブラなら可能）。
• どの変数をレジスタに載せるかは コンパイラが決める。

計算のとき

• CPU は RAM に直接足し算できません。
  一度 CPU 内部のレジスタにロードしてから演算します。

例：

int a=3, b=5, c;
c = a + b;

アセンブリイメージ（x86風）：

MOV eax, [a]   ; RAMのaをレジスタeaxへ
ADD eax, [b]   ; RAMのbをレジスタeaxに足す
MOV [c], eax   ; 結果をRAMのcに戻す

変数a, b, cの実体はRAMにあるけど、計算の瞬間だけCPUレジスタを使っている。

3. マイコンのハードウェアレジスタ

• 「CPU内部のレジスタ」とは当たり前だが別物。
• メモリ空間に割り当てられた特定の番地にあって、
  そこに値を書いたら「ポート出力が変わる」「UARTが送信する」といったハード制御が発生する。
• P1.DR.BIT.B3 = 1; のように書くと、RAMの変数ではなく、ハードの制御用アドレスに直接書き込みが起こる。
• だから「変数」や「スタックに置く値」とは根本的に別物。

4. まとめると

• 変数は基本 RAM

• 計算の途中で CPU のレジスタが裏で使われていただけ

• マイコンでのレジスタ

  • RAM とは別に「ハード制御用のレジスタ」が存在
  • P1.DR.BIT.B3 = 1; と書けば「特定のメモリ番地の1ビットに1が書かれる」→ LED が光る、といった世界