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schema_version: 1
exam_id: "sose26-probeklausur"
aufgabe: 2
unit_id: "2-5"
source_group_id: "2"
official_exam: true
official_solution: true
language: "ko"
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# 2-5 — `add t0,a6,t2` 매칭
> **학습 목표:** R-type opcode, funct3, funct7와 rd·rs1·rs2 field를 읽어 `add t0,a6,t2` encoding을 식별한다.
>
> **왜 따로 배우는가:** R-type은 immediate 재조립이 없어 보여도 add와 sub가 opcode/funct3를 공유합니다. 세 register의 방향과 funct7까지 확인하는 습관이 ‘대충 add처럼 보이는’ 오답을 막습니다.
>
> **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` · Probeklausur.pdf · PDF p.6*
### 이 unit에서 풀 항목
R-type add의 세 register를 확인하세요.
## 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
R-type add의 세 register를 확인하세요.
이 문제에서 최종 결과만 맞히는 것보다 중요한 것은 `2-5`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:** R-type opcode, funct3, funct7와 rd·rs1·rs2 field를 읽어 `add t0,a6,t2` encoding을 식별한다.
- **출제 의도:** R-type은 immediate 재조립이 없어 보여도 add와 sub가 opcode/funct3를 공유합니다. 세 register의 방향과 funct7까지 확인하는 습관이 ‘대충 add처럼 보이는’ 오답을 막습니다.
- **공식 근거 범위:** SoSe26 Probeklausur 시험 p6 Aufgabe 2의 `add t0,a6,t2` 후보와 공식 해설 p7의 `0x007802B3` 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
### R-type
- **뜻:** 두 register source에 연산을 적용해 한 register destination에 쓰는 format입니다.
- **이 문제에서:** `funct7|rs2|rs1|funct3|rd|opcode` layout으로 후보를 해독합니다.
### rd
- **뜻:** 연산 결과가 기록되는 destination register field `bits[11:7]`입니다.
- **이 문제에서:** `add t0,a6,t2`에서 t0(x5)를 확인합니다.
### funct3
- **뜻:** opcode 내부의 세부 연산군을 구분하는 3-bit field입니다.
- **이 문제에서:** add/sub 후보에서 `000`인지 확인합니다.
### funct7
- **뜻:** R-type 세부 연산을 추가로 구분하는 상위 7-bit field입니다.
- **이 문제에서:** funct3가 같은 add(`0000000`)와 sub(`0100000`)를 구분합니다.
### 이 문제에 적용할 풀이 규칙
### 규칙 1. 세 register 방향 규칙
`add rd,rs1,rs2`에서 첫 operand만 destination이고 뒤 두 operand는 source입니다.
- **시험지에 남길 것:** mnemonic 아래에 `rd ← rs1 op rs2` 식을 씁니다.
### 규칙 2. opcode+funct 결합 규칙
R-type opcode만으로 add를 확정할 수 없고 funct3와 funct7을 함께 읽어야 합니다.
- **시험지에 남길 것:** `op=0110011, f3=000, f7=0000000` 세 칸을 모두 체크합니다.
### 규칙 3. ABI 이름 변환 규칙
t0, a6, t2를 각각 x5, x16, x7의 5-bit 번호로 바꿔야 encoding field와 비교할 수 있습니다.
- **시험지에 남길 것:** 각 ABI 이름 바로 아래에 x번호와 5-bit binary를 적습니다.
### 공식 문제 전에 푸는 작은 유사 예제
**문제:** `sub a0,a1,a2`를 hex로 encoding하세요.
**주어진 것**
- a0=x10, a1=x11, a2=x12입니다.
- sub는 opcode `0110011`, funct3 `000`, funct7 `0100000`입니다.
### 예제 단계 1. 세 operand를 rd, rs1, rs2에 배치합니다.
- **왜:** Assembly 순서가 R-type register field 역할을 결정합니다.
- **종이에:** `rd=x10, rs1=x11, rs2=x12`
### 예제 단계 2. sub의 funct7과 공통 funct3/opcode를 배치합니다.
- **왜:** add와 다른 핵심 bit는 funct7입니다.
- **종이에:** `0100000 01100 01011 000 01010 0110011`
### 예제 단계 3. bit열을 hex로 변환합니다.
- **왜:** 32-bit 후보와 정확히 비교할 수 있습니다.
- **종이에:** `0x40C58533`
**예제 정답:** `sub a0,a1,a2`의 encoding은 `0x40C58533`입니다.
**독립 검산:** funct7만 `0000000`으로 바꾸면 같은 register의 add encoding이 되는지 확인합니다.
## 5. 공식 정답 요약
**공식 결론:** `add t0,a6,t2` ↔ `0x007802B3`.
### 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
### `2-5`에서 정확히 답할 대상
- **시험지가 요구하는 답:** R-type add의 세 register를 확인하세요.
- **이 소문제의 공식 답:** `add t0,a6,t2` ↔ `0x007802B3`.
### 판단 1. 오른쪽 opcode `0110011`을 찾아 R-type integer register 연산으로 분류합니다.
- **왜:** R-type layout을 적용하고 immediate instruction을 제외하는 첫 기준입니다.
- **이 판단에서 답안지에 남길 것:** `bits[6:0]=0110011 → R-type`
### 판단 2. funct3 `000`과 funct7 `0000000`으로 add를 확인합니다.
- **왜:** sub도 opcode와 funct3가 같으므로 funct7까지 맞아야 add입니다.
- **이 판단에서 답안지에 남길 것:** `f3=000, f7=0000000 → add`
### 판단 3. rd=t0(x5), rs1=a6(x16), rs2=t2(x7)를 확인합니다.
- **왜:** 연산 종류가 맞아도 register direction이 다르면 다른 instruction입니다.
- **이 판단에서 답안지에 남길 것:** `rd bits[11:7]=00101`, `rs1=10000`, `rs2=00111`을 표시합니다.
### 위 판단이 최종 답으로 이어지는 이유
R-type은 rd, rs1, rs2 세 register와 funct3/funct7로 연산을 구분합니다.
### 답안 작성 시 주의
sub는 같은 funct3를 쓰지만 funct7가 0100000입니다.
*공식 Musterlösung/Hinweise: `solution-p07.png` · Probeklausur Musterlösung und Hinweise.pdf · PDF p.7*
## 6. 풀이 전략
1. opcode 0110011을 찾습니다.
2. funct3=000, funct7=0000000으로 add를 확인합니다.
3. rd=t0(x5), rs1=a6(x16), rs2=t2(x7)를 확인합니다.
## 7. 단계별 상세 풀이
### 단계 1. 오른쪽 opcode `0110011`을 찾아 R-type integer register 연산으로 분류합니다.
- **이유:** R-type layout을 적용하고 immediate instruction을 제외하는 첫 기준입니다.
- **종이에 남길 것:** `bits[6:0]=0110011 → R-type`
- **완료 기준:** 후보가 register-register 연산 family로 분류되었습니다.
- **막힐 때 힌트:** hex 하위 byte가 `0x33` 계열인지 보세요.
- **가장 흔한 첫 오류:** `addi`의 I-type opcode `0010011`과 섞는 것입니다.
### 단계 2. funct3 `000`과 funct7 `0000000`으로 add를 확인합니다.
- **이유:** sub도 opcode와 funct3가 같으므로 funct7까지 맞아야 add입니다.
- **종이에 남길 것:** `f3=000, f7=0000000 → add`
- **완료 기준:** sub의 funct7 `0100000`과 비교 근거가 있습니다.
- **막힐 때 힌트:** 최상위 7 bit를 확인하세요.
- **가장 흔한 첫 오류:** funct3 `000`만 보고 sub도 add로 판정하는 것입니다.
### 단계 3. rd=t0(x5), rs1=a6(x16), rs2=t2(x7)를 확인합니다.
- **이유:** 연산 종류가 맞아도 register direction이 다르면 다른 instruction입니다.
- **종이에 남길 것:** `rd bits[11:7]=00101`, `rs1=10000`, `rs2=00111`을 표시합니다.
- **완료 기준:** 세 ABI 이름과 세 5-bit field가 모두 공식 후보와 일치합니다.
- **막힐 때 힌트:** `add t0,a6,t2`는 `t0 ← a6+t2`로 읽으세요.
- **가장 흔한 첫 오류:** rd를 bits[19:15]에서 찾거나 a6와 t2를 destination으로 읽는 것입니다.
### Instruction field 검산
bit열을 느낌으로 고르지 말고 다음 field를 실제 위치에서 확인합니다.
- **format:** R-type add
- **opcode:** 0110011
- **rd:** t0=x5
- **funct3:** 000
- **rs1:** a6=x16
- **rs2:** t2=x7
- **funct7:** 0000000
## 8. 문제와 공식 해설의 비교·검증
- **문제가 요구하는 것:** R-type add의 세 register를 확인하세요.
- **공식 해설이 제시하는 결론:** `add t0,a6,t2` ↔ `0x007802B3`.
- **결론을 재현하는 핵심 논리:** R-type은 rd, rs1, rs2 세 register와 funct3/funct7로 연산을 구분합니다.
- **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:** sub는 같은 funct3를 쓰지만 funct7가 0100000입니다.
- **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
`add t0,a6,t2` ↔ `0x007802B3`.
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
- sub는 같은 funct3를 쓰지만 funct7가 0100000입니다.
- `addi`의 I-type opcode `0010011`과 섞는 것입니다.
- funct3 `000`만 보고 sub도 add로 판정하는 것입니다.
- rd를 bits[19:15]에서 찾거나 a6와 t2를 destination으로 읽는 것입니다.
### 빠른 self-check
- **회상 질문:** R-type에서 destination field는 bit 몇 번 영역인가요?
- [ ] R-type bit열에서 rd가 bits[11:7]임을 즉시 표시하고 세 register를 방향대로 읽을 수 있다.
- [ ] opcode/funct3가 같은 add와 sub를 funct7로 구분할 수 있다.
## 11. 짧은 확인 문제와 전이 연습
### 개념 재구성
**문제:** R-type field 순서를 bit31부터 bit0까지 복원하고 add와 sub를 구분하는 최소 field 조합을 설명하세요.
**힌트:** 두 연산은 opcode와 funct3를 공유합니다.
정답과 채점 기준 보기
**모범 답:** R-type 순서는 `funct7 | rs2 | rs1 | funct3 | rd | opcode`입니다. add와 sub는 opcode `0110011`과 funct3 `000`이 같으므로 funct7 `0000000`(add)와 `0100000`(sub)를 확인해야 합니다.
**채점 기준**
- funct7 | rs2 | rs1 | funct3 | rd | opcode
- 0110011
- 000
- 0000000
- 0100000
- add
- sub
### 변형 문제
**문제:** `add a0,t0,t1`을 hex로 encoding하세요. a0=x10, t0=x5, t1=x6입니다.
**힌트:** funct7=0, rs2=x6, rs1=x5, funct3=0, rd=x10 순입니다.
정답과 채점 기준 보기
**모범 답:** `rd=x10`, `rs1=x5`, `rs2=x6`, funct3=`000`, funct7=`0000000`을 배치하면 `add a0,t0,t1 = 0x00628533`입니다.
**채점 기준**
- rd=x10
- rs1=x5
- rs2=x6
- funct3=`000`|funct3=000
- funct7=`0000000`|funct7=0000000
- 0x00628533
### 오답 진단
**문제:** 학생이 `0x407802B3`을 공식 `add t0,a6,t2`로 골랐습니다. register field는 같지만 최상위 funct7가 `0100000`입니다. 첫 판정 오류와 실제 mnemonic을 쓰세요.
**힌트:** add와 sub의 유일한 구분 field를 보세요.
정답과 채점 기준 보기
**모범 답:** 첫 오류는 opcode와 register만 보고 funct7를 확인하지 않은 것입니다. funct7 `0100000`은 sub이므로 해당 instruction은 `sub t0,a6,t2`이며, add에는 funct7 `0000000`이 필요합니다.
**채점 기준**
- funct7
- 0100000
- sub t0,a6,t2
- 0000000
- add
## 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 `add t0,a6,t2` 후보와 공식 해설 p7의 `0x007802B3` 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.