マシンコード（機械語）とは — 定義・バイナリ・命令セットとネイティブコード解説

マシンコード（機械語）の基礎を図解で詳解：バイナリ表現、命令セット、オペコードとオペランド、ネイティブコードとの違いをわかりやすく解説。

著者: Leandro Alegsa

07-02-2026 19:17

マシンコードとは、機械語で書かれたコンピュータプログラムのこと。特定のコンピュータ・アーキテクチャの命令セットを使用します。通常はバイナリで記述される。マシンコードは、ソフトウェアの最下位レベルです。他のプログラミング言語は、コンピュータが実行できるようにマシンコードに翻訳されます。

命令は、プロセスにどのような操作を行うかを伝えるものです。各命令は、オペコード（オペレーションコード）とオペランドで構成されています。オペランドは通常、メモリアドレスやデータです。命令セットとは、コンピュータが使用できるオペコードのリストのことである。マシンコードとは、アセンブリコードやその他のプログラミング言語をコンパイルしたり、解釈したりするためのものです。

プログラムビルダーは、コードを別の言語やマシンコードに変換する。マシンコードはネイティブコードと呼ばれることもある。これは、一部のコンピュータでしか動作しないものを指すときに使われる。

マシンコードの構成要素（簡単なまとめ）

オペコード：CPUに実行させたい操作（例：加算、移動、分岐）を表すビット列。
オペランド：操作対象（レジスタ、メモリ、即値など）。オペランドがない命令もある。
命令エンコーディング：オペコードとオペランドを組み合わせてバイト列にしたもの。命令の長さやビット配置は命令セットごとに異なる。

表現と例

マシンコードは通常バイナリ（0/1）や16進表記で扱われます。下は（概念的な）バイト列とその意味の例です（実際のエンコーディングはプロセッサによって異なります）。

 例（概念）: 0xB8 0x04 0x00 0x00 0x00  → mov eax, 4   （x86系での即値移動の一例）

このようなバイト列をCPUがフェッチしてデコードし、対応する動作を行います。

命令セットの違いと互換性

命令セットアーキテクチャ（ISA）はプロセッサごとに異なるため、あるマシンコードは別のアーキテクチャ上では動作しません。これが「ネイティブコード＝そのハードに特化したコード」という理由です。例えば、x86用に生成されたマシンコードはARM CPUでは直接実行できません。

可変長命令と固定長命令、エンディアン

可変長命令（例：x86）では命令ごとにバイト数が変わるためデコードが複雑だが、エンコーディングの柔軟性が高い。
固定長命令（例：多くのRISC系、ARMの一部モード）ではデコードが簡単でパイプライン処理に有利。
エンディアン（バイト順序）も重要で、データの並び方が異なると同じバイト列でも意味が変わることがある。

作成と実行の流れ

アセンブラ：人が読みやすいアセンブリ言語をマシンコードに変換するツール。
コンパイラ：高級言語をアセンブリや直接マシンコードに変換する。最適化も行われる。
インタプリタ／JIT：ソースを逐次実行したり、実行時にマシンコードを生成して性能を上げる方式（JIT）。
ロードと実行：OSのローダが実行可能ファイル（ELF、PE、Mach-Oなど）をメモリに展開し、CPUに制御を渡す。

ツールと解析

マシンコードを扱う代表的なツール：

アセンブラ／リンカ（例：GNU as、ld）
逆アセンブラ／デバッガ（例：objdump、Ghidra、IDA、gdb）— バイナリを人間が理解できる形に戻すのに使う
ヘックスエディタ — 生のバイト列を直接編集・確認する

用途と注意点

マシンコードは高速で効率的に実行されるため、OSのカーネルやデバイスドライバ、組み込みファームウェア、性能重視のライブラリなどで重要。
一方で可読性が低く、バグの発見や修正が難しい。セキュリティ上の脆弱性（バッファオーバーフローなど）が致命的になりやすい。
アーキテクチャ依存なので、異なるハードで動かす場合は再コンパイルやエミュレーション（仮想化、バイナリ変換）が必要。

まとめ

マシンコードはCPUが直接実行する最下位の命令列であり、オペコードとオペランドから成る命令セットで定義されます。表現はバイナリ（しばしば16進で表示）で、アーキテクチャごとにエンコーディングや動作が異なります。コンパイラやアセンブラ、JITなどを通じて生成され、デバッガや逆アセンブラを使って解析・修正されます。ネイティブコードという言い方は、この「そのハードウェア固有の実行形式」を指す用語です。

マシンコードの書き込み

マシンコードは、さまざまな形式で記述することができます。

いくつかのスイッチを使う。これは、1と0のシーケンスを生成します。これは、コンピュータの初期に使用されていました。1970年代以降、使われなくなりました。
ヘックスエディターの使用。これにより、コマンドの番号ではなく、オペコードを使用することができます。
アセンブラの使い方。アセンブリ言語はオペコードよりも簡単です。その構文は機械語よりは理解しやすいですが、高級言語よりは難しいです。アセンブラは、自分でソースコードを機械語に翻訳します。
高水準プログラミング言語を使用すると、読み書きしやすいコードを使用したプログラムが作成できます。これらのプログラムは機械語に翻訳されます。翻訳は多くの段階を経て行われます。Javaプログラムは、まずバイトコードに最適化されます。その後、使用する際に機械語に翻訳されます。

初期のミニコンピュータのフロントパネル（マシンコード入力用のスイッチがある

マシンコードの代表的な命令

命令セットには、さまざまな種類の命令が含まれています。

算術的な操作。加算、減算、乗算、除算。
論理的な操作。接続詞、離接詞、否定。
単一のビットに作用する操作。左または右にビットをシフトする。
メモリに作用する操作：あるレジスタから別のレジスタへの値のコピー。
2つの値を比較する操作：大きいより、小さいより、等しい。
他の演算を組み合わせた演算：加算、比較、ある値と等しければコピー（1つの演算として）、レジスタがゼロであればプログラムのある時点にジャンプする。
プログラムの流れに作用する操作：どこかのアドレスにジャンプする。
データ型を変換する操作：例えば、32ビットの整数を64ビットの整数に変換したり、浮動小数点値を（切り捨てて）整数に変換したりすることができます。

最近のプロセッサの多くは、コマンドの一部にマイクロコードを使用しています。より複雑なコマンドはそれを使う傾向があります。これはCISCアーキテクチャでよく行われます。

説明書

すべてのプロセッサまたはプロセッサファミリーは、独自の命令セットを持っています。命令とは、マシンに与えることのできるさまざまなコマンドに対応するビットのパターンです。したがって、命令セットは、（ほとんど）同じアーキテクチャを使用するプロセッサのクラスに固有のものとなります。

新しいプロセッサの設計では、先行するプロセッサのすべての命令が含まれていることが多く、さらに命令が追加されることもあります。完全に互換性のあるプロセッサであっても、いくつかの命令については若干異なる動作をすることがありますが、これが問題になることはほとんどありません。

また、システムは、メモリの配置、オペレーティングシステム、周辺機器など、その他の詳細についても異なる場合があります。プログラムは通常このような要素に依存しているため、同じ種類のプロセッサーを使用していても、異なるシステムでは同じマシンコードを実行することはできません。

ほとんどの命令には、1つまたは複数のオペコードフィールドがあります。これらのフィールドは、基本的な命令タイプを指定します。他のフィールドでは、オペランドのタイプやアドレッシング・モードなどを指定します。また、オペコード自体に含まれる特別な命令もあります。これらの命令は即席と呼ばれる。

プロセッサーのデザインは、他にもさまざまな点で異なります。異なる命令は異なる長さを持つことができます。また、同じ長さのものもあります。すべての命令を同じ長さにすると、デザインがシンプルになります。

例

MIPSアーキテクチャでは、32ビット長の命令が用意されています。このセクションではコードの例を紹介します。一般的な命令の種類は、op（オペレーション）フィールドにあります。これは最上位の6ビットです。Jタイプ（ジャンプ）とIタイプ（即値）の命令は、opで完全に与えられる。Rタイプ（レジスタ）の命令は、フィールドfunct.これはコードの正確な動作を決定します。これらのタイプで使われるフィールドは

6 5 5 5 6ビット [ op｜rs｜rt｜rd｜shamt｜funct ] Rタイプ [ op｜rs｜rt｜address/immediate ] Iタイプ [ op｜target address ] Jタイプ

rs, rt, rdはレジスタのオペランドを示し、shamtはシフト量を示す。アドレスまたは即値フィールドは、オペランドを直接格納します。

例：レジスター1と2を加算する。結果をレジスタ6に入れます。エンコードされます。

[ op｜rs｜rt｜rd｜shamt｜funct] 0 1 2 6 0 32 decimal 000000 00001 00010 00110 00000 100000 binary

レジスタ8に値をロードする。レジスタ3に記載されている場所の68セル後のメモリセルから取り出します。

[ op｜rs｜rt｜address/immediate] 35 3 8 68 decimal 100011 00011 01000 00000 00001 000100 binary

1024のアドレスにジャンプします。

[ op | target address ] 2 1024 decimal 000010 00000 00000 00000 10000 000000 binary

質問と回答

Q:マシンコードとは何ですか?

A:マシンコードとは、特定のコンピュータアーキテクチャーの命令セットを使用して、機械語で書かれたコンピュータプログラムのことで、通常は2進数で記述されます。

Q: ソフトウェアの最下層とは何ですか?

A:マシンコードはソフトウェアの最下位レベルです。

Q:他のプログラミング言語はどのようにコンピュータで実行されるのですか?

A:他のプログラミング言語は、コンピュータが実行できるマシンコードに翻訳されます。

Q: 機械語コードの命令は何から構成されていますか?

A:機械語の命令は、オペコード（オペレーションコード）とオペランド（複数可）で構成されています。オペランドは通常、メモリアドレスやデータです。

Q: 命令セットとは何ですか?

A: 命令セットとは、コンピュータで使用可能なオペコードのリストのことです。

Q:プログラムビルダーはコードをどのように扱うのですか?

A:プログラムビルダーは、コードを別の言語やマシンコードに変換します。

Q:マシンコードの別の呼び名は何ですか?

A:マシンコードはネイティブコードと呼ばれることもあり、一部のコンピュータでしか動作しないものについて話すときに使われます。

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