---
schema_version: 1
exam_id: "sose26-probeklausur"
aufgabe: 2
unit_id: "2-2"
source_group_id: "2"
official_exam: true
official_solution: true
language: "ko"
---

# 2-2 — `ret` ↔ `0x00008067`

> **학습 목표:** `ret`을 `jalr x0,ra,0`으로 확장하고 jalr I-type의 rd, rs1, immediate field로 encoding을 식별한다.
>
> **왜 따로 배우는가:** return은 새 return address를 만들지 않고 기존 ra를 PC로 옮기는 control transfer입니다. rd와 rs1의 방향을 정확히 이해하면 `jalr ra,ra,0`처럼 ra를 덮어쓰는 치명적 혼동을 피합니다.
>
> **범위:** Aufgabe 2 · 8점 Aufgabe의 최소 학습 단위 · 시험 p6 · 공식 해설 p7

## 1. 문제 원문 (Deutsch)

이 unit은 공식 Teilaufgabe 또는 표의 한 행·한 access를 학습 가능한 최소 단위로 다시 나눈 것입니다. 아래 전사는 source group `2`의 공식 독일어 문제 원문이며, 페이지 이미지를 바로 뒤에 함께 두어 코드·표·도식을 대조할 수 있게 했습니다.

~~~text
Aufgabe 2: Binärcode und Assemblerzuordnung

Unten sind 9 RISC-V-Befehle und 8 binäre Repräsentationen gegeben. Verbinden Sie die passenden Paare miteinander.

Hinweise:

- Nicht alle der dargestellten Befehle und Bitsequenzen gehören zusammen. Falls Sie ein Element ohne passende Entsprechung identifizieren, streichen Sie es durch.
- nop und ret sind sogenannte Pseudoinstruktionen. Um diese dekodieren zu können, schreiben Sie diese zuerst als Basis-Instruktion auf. Diese finden Sie in der RISC-V Reference¹ im Moodle.
- In dieser Aufgabe wird die Bitdarstellung von links (Bit 31) nach rechts (Bit 0) gelesen.

|  |  |
|---|---|
| `0x00000013` | `beq s0, s1, 12` |
| `00000000100101000000011001100011` | `sw a4, 8(t0)` |
| `0x00008067` | `add t0, a6, t2` |
| `00000000111000101010010000100011` | `jal ra, 32` |
| `0x007802B3` | `nop` |
| `00000010000000000000000011101111` | `ret` |
| `0xFE6298E3` | `bne t0, t1, -16` |
| `00000000111101110001011000110011` | `sll a2, a4, a5` |
|  | `addi t0, a6, 2` |

¹ https://moodle.informatik.tu-darmstadt.de/pluginfile.php/331793/mod_resource/content/9/RISC-V%20Reference.pdf
~~~

![공식 시험 원문 — exam-p06.png](../../assets/exam-p06.png)

*공식 시험 원문: `exam-p06.png` · Probeklausur.pdf · PDF p.6*

### 이 unit에서 풀 항목

`ret`을 base instruction으로 펼친 뒤 실제 encoding을 찾으세요.

## 2. 쉬운 한국어 해석

문제 2: 이진 코드와 어셈블리 명령 연결

아래에 9개의 RISC-V 명령과 8개의 이진 인코딩 표현이 주어져 있다. 서로 맞는 쌍을 연결하시오.

유의사항:

- 제시된 모든 명령과 bit sequence가 서로 대응하는 것은 아니다. 대응 항목이 없는 요소를 발견하면 취소선을 그으시오.
- nop과 ret은 이른바 pseudoinstruction이다. 이를 decode하려면 먼저 base instruction으로 써라. 해당 base instruction은 Moodle의 RISC-V Reference¹에서 찾을 수 있다.
- 이 문제의 bit 표기는 왼쪽이 Bit 31이고 오른쪽이 Bit 0이다.

| 이진 인코딩 표현 | RISC-V 명령 |
|---|---|
| `0x00000013` | `beq s0, s1, 12` |
| `00000000100101000000011001100011` | `sw a4, 8(t0)` |
| `0x00008067` | `add t0, a6, t2` |
| `00000000111000101010010000100011` | `jal ra, 32` |
| `0x007802B3` | `nop` |
| `00000010000000000000000011101111` | `ret` |
| `0xFE6298E3` | `bne t0, t1, -16` |
| `00000000111101110001011000110011` | `sll a2, a4, a5` |
|  | `addi t0, a6, 2` |

¹ https://moodle.informatik.tu-darmstadt.de/pluginfile.php/331793/mod_resource/content/9/RISC-V%20Reference.pdf

### 이 unit에 해당하는 최소 작업

`ret`을 base instruction으로 펼친 뒤 실제 encoding을 찾으세요.

이 문제에서 최종 결과만 맞히는 것보다 중요한 것은 `2-2`에 필요한 중간 판단을 답안지에 남기는 것입니다.

## 3. 무엇을 묻는 문제인가

### 공식 문제의 요구사항

- 8개의 encoded machine word를 각각 대응하는 RISC-V 명령과 연결한다.
- 대응 항목이 없는 요소를 찾아 취소선으로 표시한다.
- nop과 ret을 decode하기 전에 각각 base instruction으로 확장한다.

### 조건과 제약

- 명령 후보는 9개이고 encoding 후보는 8개이다.
- 모든 항목이 대응한다고 가정하지 말고 field를 decode해 일대일로 검증한다.
- nop과 ret은 pseudoinstruction이므로 base instruction을 먼저 써야 한다.
- 32-bit 표기는 왼쪽부터 Bit 31, 오른쪽 끝이 Bit 0이다.
- hex로 적힌 항목과 32자리 binary로 적힌 항목을 모두 instruction encoding 후보로 취급한다.

### 원문 오탈자·도식 관련 주의

- 원문은 ‘8 binäre Repräsentationen’이라고 부르지만 여덟 항목 중 네 개는 0x 접두사가 붙은 hexadecimal 표기이고 네 개만 32자리 binary bit sequence로 직접 표기되어 있다.
- PDF의 두 열은 같은 행끼리 이미 대응한다는 뜻이 아니라 연결할 두 후보 목록이다. 이를 보존하기 위해 열 순서와 행 배치만 표로 옮겼다.
- 각주 URL은 PDF에서 ‘RISC-V%’와 ‘20Reference.pdf’ 사이가 줄바꿈되어 있으나 실제 URL의 percent-encoding인 ‘%20’으로 연결해 기록했다.

### 도식 시각 확인 상태

- **도식 의존 여부:** 이 최소 unit의 핵심 판정은 텍스트·수식·코드로 재현할 수 있습니다.
- **공식 페이지 상태:** exam-p06.png, solution-p07.png가 원문 대조용으로 렌더되어 연결되어 있습니다.

### 이 unit의 학습 목표

- **관찰 가능한 목표:** `ret`을 `jalr x0,ra,0`으로 확장하고 jalr I-type의 rd, rs1, immediate field로 encoding을 식별한다.
- **출제 의도:** return은 새 return address를 만들지 않고 기존 ra를 PC로 옮기는 control transfer입니다. rd와 rs1의 방향을 정확히 이해하면 `jalr ra,ra,0`처럼 ra를 덮어쓰는 치명적 혼동을 피합니다.
- **공식 근거 범위:** SoSe26 Probeklausur 시험 p6 Aufgabe 2의 `ret` 후보와 공식 해설 p7의 `ret ↔ 0x00008067` pairing.
- **Aufgabe 공통 선수지식:** 32-bit instruction을 opcode(하위 7 bit)부터 읽고, opcode가 정한 format에 따라 rd/funct3/rs1/rs2/immediate를 분해합니다. Hex는 먼저 4-bit 묶음으로 binary로 바꿉니다.

## 4. 선수 개념과 핵심 용어

### ret

- **뜻:** caller가 ra에 남긴 return address로 돌아가는 pseudo instruction입니다.
- **이 문제에서:** `jalr x0,ra,0`으로 확장해 실제 encoding을 찾습니다.

### jalr

- **뜻:** `(rs1+sign-extended immediate) & ~1`에서 target을 만들고 현재 `PC+4`를 rd에 쓰는 indirect jump instruction입니다. Target의 bit 0은 항상 0으로 지워집니다.
- **이 문제에서:** rs1=ra가 target source이고 rd=x0가 link 폐기임을 확인합니다.

### ra

- **뜻:** ABI 이름으로 x1이며 함수 호출 뒤 돌아갈 주소를 보관합니다.
- **이 문제에서:** `ret` encoding의 rs1 field를 `00001`로 정합니다.

### link address

- **뜻:** jump 이후 돌아오기 위해 rd에 기록하는 현재 `PC+4` 값입니다.
- **이 문제에서:** return에서는 새 link가 필요 없어 rd=x0로 버리는 이유를 설명합니다.

### 이 문제에 적용할 풀이 규칙

### 규칙 1. target과 link 분리

jalr의 rs1은 jump target 계산에 쓰이고 rd는 새 link address를 받습니다. 두 field의 역할은 반대가 아닙니다.

- **시험지에 남길 것:** `target=(rs1+sext(imm)) & ~1`, `rd←PC+4`를 두 줄로 적습니다.

### 규칙 2. return expansion 규칙

return target은 ra+0이고 새 link는 필요 없으므로 `rs1=ra`, `imm=0`, `rd=x0`입니다.

- **시험지에 남길 것:** `ret ⇒ jalr x0,ra,0`을 쓰고 각 operand 아래 역할을 표시합니다.

### 공식 문제 전에 푸는 작은 유사 예제

**문제:** `jalr x0,t0,0`을 encoding하세요. t0는 x5입니다.

**주어진 것**

- jalr opcode는 `1100111`, funct3는 `000`입니다.
- I-type field 순서는 imm|rs1|funct3|rd|opcode입니다.

### 예제 단계 1. operand를 field 번호로 바꿉니다.

- **왜:** t0라는 ABI 이름을 5-bit rs1 값으로 변환해야 합니다.
- **종이에:** `imm=0, rs1=x5=00101, rd=x0=00000`

### 예제 단계 2. I-type bit열을 조립합니다.

- **왜:** jalr의 target source와 link destination 위치를 정확히 반영합니다.
- **종이에:** `000000000000 00101 000 00000 1100111`

### 예제 단계 3. hex로 변환합니다.

- **왜:** 후보 encoding과 빠르게 비교할 수 있습니다.
- **종이에:** `0x00028067`

**예제 정답:** `jalr x0,t0,0`의 encoding은 `0x00028067`입니다.

**독립 검산:** rs1 field `00101`가 bits[19:15]에 있어 값에 `5<<15`가 포함되는지 확인합니다.

## 5. 공식 정답 요약

**공식 결론:** `ret` = `jalr x0,ra,0` ↔ `0x00008067`; 실행 시 `PC←(ra+0)&~1`.

### 시험지 문장별 정답 해설

아래는 시험지의 항목 순서를 그대로 유지합니다. 각 항목에서 원문 → 한국어 번역 → 정답 → 판단 근거 → 실제로 쓸 답을 바로 이어서 읽으세요.



### 현재 소문제의 요구·판단·답을 한 흐름으로 연결

### `2-2`에서 정확히 답할 대상

- **시험지가 요구하는 답:** `ret`을 base instruction으로 펼친 뒤 실제 encoding을 찾으세요.
- **이 소문제의 공식 답:** `ret` = `jalr x0,ra,0` ↔ `0x00008067`; 실행 시 `PC←(ra+0)&~1`.

### 판단 1. `ret` pseudo를 `jalr x0,ra,0`으로 펼칩니다.

- **왜:** 실제 opcode와 field는 jalr base instruction에서만 결정할 수 있습니다.
- **이 판단에서 답안지에 남길 것:** `ret = jalr x0,ra,0`

### 판단 2. jalr opcode `1100111`과 funct3 `000`을 확인합니다.

- **왜:** 다른 I-type ALU나 load encoding과 indirect jump를 구분하는 고정 field입니다.
- **이 판단에서 답안지에 남길 것:** 오른쪽 7 bit에 `1100111`, 그 앞 funct3에 `000`을 표시합니다.

### 판단 3. rs1=ra(x1), rd=x0, imm=0을 확인해 전체 hex를 확정합니다.

- **왜:** jalr 후보 중에서도 return target source와 link 폐기 조건이 모두 맞아야 `ret`입니다.
- **이 판단에서 답안지에 남길 것:** `imm=0 | rs1=00001 | f3=000 | rd=00000 | op=1100111 → 0x00008067`

### 판단 4. 실행 target의 최하위 bit가 0으로 clear되는지 확인합니다.

- **왜:** JALR의 architectural target은 rs1+sext(imm) 자체가 아니라 `(rs1+sext(imm)) & ~1`입니다.
- **이 판단에서 답안지에 남길 것:** PC←(ra+0)&~1을 적습니다.

### 위 판단이 최종 답으로 이어지는 이유

`ret`은 `jalr x0,ra,0`입니다. return address를 새 rd에 보관할 필요가 없어 rd=x0이고 target은 `(ra+0)&~1`입니다.

### 답안 작성 시 주의

`jalr ra,ra,0`은 ra를 덮어써 return 동작을 망칠 수 있습니다.

![공식 Musterlösung/Hinweise — solution-p07.png](../../assets/solution-p07.png)

*공식 Musterlösung/Hinweise: `solution-p07.png` · Probeklausur Musterlösung und Hinweise.pdf · PDF p.7*

## 6. 풀이 전략

1. pseudo를 `jalr x0,ra,0`으로 펼칩니다.
2. jalr opcode 1100111을 확인합니다.
3. rs1=ra(x1), rd=x0, imm=0을 확인합니다.
4. target의 최하위 bit가 0으로 clear됨을 확인합니다.

## 7. 단계별 상세 풀이

### 단계 1. `ret` pseudo를 `jalr x0,ra,0`으로 펼칩니다.

- **이유:** 실제 opcode와 field는 jalr base instruction에서만 결정할 수 있습니다.
- **종이에 남길 것:** `ret = jalr x0,ra,0`
- **완료 기준:** rd=x0, rs1=ra, imm=0이 명시되어 있습니다.
- **막힐 때 힌트:** 기존 return address를 읽되 새 return address는 저장하지 않습니다.
- **가장 흔한 첫 오류:** `jalr ra,x0,0`처럼 source와 destination을 바꾸는 것입니다.

### 단계 2. jalr opcode `1100111`과 funct3 `000`을 확인합니다.

- **이유:** 다른 I-type ALU나 load encoding과 indirect jump를 구분하는 고정 field입니다.
- **종이에 남길 것:** 오른쪽 7 bit에 `1100111`, 그 앞 funct3에 `000`을 표시합니다.
- **완료 기준:** 후보 bit열이 jalr family임을 opcode로 검증했습니다.
- **막힐 때 힌트:** hex의 하위 byte가 `0x67`로 끝나는지 보세요.
- **가장 흔한 첫 오류:** `jal`의 opcode `1101111`과 `jalr`의 `1100111`을 섞는 것입니다.

### 단계 3. rs1=ra(x1), rd=x0, imm=0을 확인해 전체 hex를 확정합니다.

- **이유:** jalr 후보 중에서도 return target source와 link 폐기 조건이 모두 맞아야 `ret`입니다.
- **종이에 남길 것:** `imm=0 | rs1=00001 | f3=000 | rd=00000 | op=1100111 → 0x00008067`
- **완료 기준:** 공식 encoding과 세 operand field가 모두 일치합니다.
- **막힐 때 힌트:** x1은 bits[19:15]에 놓이므로 `1<<15 = 0x8000`입니다.
- **가장 흔한 첫 오류:** rd를 ra로 두어 jump 순간 ra를 새 PC+4로 덮어쓰는 것입니다.

### 단계 4. 실행 target의 최하위 bit가 0으로 clear되는지 확인합니다.

- **이유:** JALR의 architectural target은 rs1+sext(imm) 자체가 아니라 `(rs1+sext(imm)) & ~1`입니다.
- **종이에 남길 것:** PC←(ra+0)&~1을 적습니다.
- **완료 기준:** encoding field 검산과 실행 semantics 검산을 모두 마쳤습니다.
- **막힐 때 힌트:** 마지막 `& ~1`이 JAL과 JALR의 target 계산 차이 중 하나입니다.
- **가장 흔한 첫 오류:** PC←ra라고만 적어 bit 0 clear 규칙을 누락합니다.

### Instruction field 검산

bit열을 느낌으로 고르지 말고 다음 field를 실제 위치에서 확인합니다.

- **format:** I-type jalr
- **opcode:** 1100111
- **rd:** x0 = 00000
- **funct3:** 000
- **rs1:** ra=x1 = 00001
- **imm:** 0

## 8. 문제와 공식 해설의 비교·검증

- **문제가 요구하는 것:** `ret`을 base instruction으로 펼친 뒤 실제 encoding을 찾으세요.
- **공식 해설이 제시하는 결론:** `ret` = `jalr x0,ra,0` ↔ `0x00008067`; 실행 시 `PC←(ra+0)&~1`.
- **결론을 재현하는 핵심 논리:** `ret`은 `jalr x0,ra,0`입니다. return address를 새 rd에 보관할 필요가 없어 rd=x0이고 target은 `(ra+0)&~1`입니다.
- **검증 방법:** 위 micro-step의 `종이에 남길 것`을 순서대로 만들고 각 `완료 기준`을 확인합니다. 최종 산출물이 공식 결론과 같은지 대조합니다.
- **전제와 주의 범위:** `jalr ra,ra,0`은 ra를 덮어써 return 동작을 망칠 수 있습니다.
- **채택할 시험 답:** 이 가이드에서는 공식 Musterlösung의 결론을 시험 답으로 유지하며, 일반 ISA 또는 다른 구현과 달라질 수 있는 부분은 위 전제와 주의 범위에서 분리합니다.

## 9. 시험장에서 쓸 최종 답안

`ret` = `jalr x0,ra,0` ↔ `0x00008067`; 실행 시 `PC←(ra+0)&~1`.

답안지에는 결과만 쓰지 말고, 7절의 중간 산출물 가운데 판정을 증명하는 식·bit field·register 상태·cycle·cache 상태를 함께 남기세요.

## 10. 자주 하는 실수와 검산 체크리스트

### 대표 실수

- `jalr ra,ra,0`은 ra를 덮어써 return 동작을 망칠 수 있습니다.
- `jalr ra,x0,0`처럼 source와 destination을 바꾸는 것입니다.
- `jal`의 opcode `1101111`과 `jalr`의 `1100111`을 섞는 것입니다.
- rd를 ra로 두어 jump 순간 ra를 새 PC+4로 덮어쓰는 것입니다.
- PC←ra라고만 적어 bit 0 clear 규칙을 누락합니다.

### 빠른 self-check

- **회상 질문:** `ret` 실행 시 PC는 어디에서 오나요?
- [ ] `ret` expansion에서 rd, rs1, immediate의 역할을 답을 보지 않고도 근거와 함께 복원할 수 있다.
- [ ] `jal`과 `jalr` opcode 및 direct/indirect target 차이를 구분할 수 있다.

## 11. 짧은 확인 문제와 전이 연습

### 개념 재구성

**문제:** jalr의 두 결과 `target PC`와 `link address`를 식으로 복원한 뒤 왜 `ret`에서 rs1=ra, rd=x0인지 설명하세요.

**힌트:** 읽는 register와 쓰는 register를 분리하세요.

<details>
<summary>정답과 채점 기준 보기</summary>

**모범 답:** jalr는 `target PC=(rs1+sext(immediate)) & ~1`로 jump하고 `rd=PC+4`로 link address를 씁니다. `ret`은 ra에 든 target을 읽어야 하므로 rs1=ra이고 새 link가 필요 없으므로 rd=x0입니다. 따라서 `ret`의 target은 `(ra+0)&~1`입니다.

**채점 기준**
  - target pc
  - (rs1+sext(immediate)) & ~1
  - rd=pc+4
  - link address
  - rs1=ra
  - rd=x0

</details>

### 변형 문제

**문제:** `jalr x0,sp,4`의 target 계산식과 encoding을 구하세요. sp는 x2입니다.

**힌트:** imm=4는 bits[31:20], x2는 bits[19:15]에 둡니다.

<details>
<summary>정답과 채점 기준 보기</summary>

**모범 답:** target 계산식은 `PC ← sp+4`이고 link는 x0에 버립니다. encoding은 `0x00410067`입니다.

**채점 기준**
  - sp+4
  - x0
  - 0x00410067

</details>

### 오답 진단

**문제:** 학생이 `ret = jalr ra,ra,0`이라고 썼습니다. 첫 operand 오류와 함수 반환에 미치는 영향을 설명하세요.

**힌트:** jalr가 rd에 무엇을 쓰는지 확인하세요.

<details>
<summary>정답과 채점 기준 보기</summary>

**모범 답:** 첫 오류는 rd를 ra로 둔 것입니다. `jalr ra,ra,0`은 jump와 동시에 ra에 현재 `PC+4` link address를 써서 기존 return address를 덮습니다. 올바른 `ret`은 `jalr x0,ra,0`입니다.

**채점 기준**
  - rd
  - ra
  - pc+4
  - link address
  - 덮
  - jalr x0,ra,0

</details>

## 12. 근거 자료

- `[문제 출처] current:Probeklausur.pdf` — 시험 p6 · 공식 해설 p7
- `[공식 해설] current:Probeklausur Musterlösung und Hinweise.pdf` — 시험 p6 · 공식 해설 p7
- `[정확한 원문 group] 2` — 시험 p.6 · 공식 해설 p.7
- `[소문항 범위] SoSe26 Probeklausur 시험 p6 Aufgabe 2의 `ret` 후보와 공식 해설 p7의 `ret ↔ 0x00008067` pairing.`
- `[개념 근거 · file-level] current:Vorlesung/Rechnerorganisation - Teil 1.pdf` — RISC-V instruction format과 machine language
- `[개념 근거 · file-level] current:Uebung/Übung 1 Musterlösung.pdf` — RISC-V format과 encoding
- `[개념 근거 · file-level] current:Uebung/Übung 2 Musterlösung/Rechnerorganisation_Übung2_Lösung.pdf` — Immediate와 assembler hand-trace
- `[개념 근거 · file-level] current:Uebung/RISC-V Reference.pdf` — register 별칭, opcode, pseudoinstruction

### 이 파일에서 직접 대조한 공식 이미지

- `exam-p06.png` — Probeklausur.pdf · PDF p.6
- `solution-p07.png` — Probeklausur Musterlösung und Hinweise.pdf · PDF p.7

정확한 강의 슬라이드 한 페이지를 확정하지 못한 개념 자료는 `file-level`로 표시했습니다. 페이지 번호를 추측해서 만들지 않았습니다.