［プチ連載です］
Ｌｅｇａｃｙ８０８０用オプションボードの製作
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㈱技術少年出版様からＬｅｇａｃｙ８０８０用のオプションボード製作の依頼を受けました。
そのボードには電流制限素子（ポリスイッチ）をつけることになりました。
そこで…。
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［第２２回］
●ＯＵＴ命令、ＩＮ関数のテスト
当連載は前回で終了したつもりだったのですが…。
㈱技術少年出版の吉崎様からＰＰＩ接続基板の参考資料として、ＺＢ３ＢＡＳＩＣのＯＵＴ命令とＩＮ関数の実行時間のデータが欲しいのですが、というメールをいただきました。
それで簡単なテストをして、写真に撮ってメール添付でお送りするつもりだったのですが、こうして連載記事として書いてきたことでもありますので、参考までに連載をちょっと延長して皆様にも見ていただくことにいたしました。
Ｌｅｇａｃｙ８０８０のＰＰＩ接続コネクタにＰＰＩ接続基板を接続してテストプログラムを実行している写真です。
ＰＰＩ接続基板の出力端子にオシロスコープを接続して出力波形を観測中です。
下はテストプログラムです。
10 'out test1
20 OUT $E3,$80
30 OUT $E0,0
40 OUT $E0,1
50 GOTO 30
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もうこれ以上は簡単にできないというくらい簡単なプログラムです。
２０行でＰＰＩ（８２Ｃ５５）のポートを出力に設定しています。
３０行でＡポートから００００００００を出力します。
４０行で０００００００１を出力します。
５０行のＧＯＴＯ文で３０行に戻ります。
このプログラムを実行するとＡポートのビット０からＨＬパルスが出力されます。
出力波形の写真です。
Ｈが０．３ｍｓ、Ｌは０．２ｍｓです。
このことからＯＵＴ命令の実行時間は１回あたり約０．２ｍｓで、ＧＯＴＯ文は０．１ｍｓであることがわかります。
ところで、上の実行時間は実はＯＵＴ命令やＧＯＴＯ文のほかにも実行するときにかかってしまう時間が含まれています。
これはＢＡＳＩＣインタプリタの宿命のようなもので、たとえばＢＡＳＩＣインタプリタの場合、その１行を実行するたびに毎回解読するための作業が加わります。
ＺＢ３ＢＡＳＩＣはＯＵＴ文やＧＯＴＯ文などの命令文は”ＯＵＴ”、”ＧＯＴＯ”という文字列を中間コードに置き換えていますから、文字列そのものを解読するための時間はかかりませんが、それ以外にもいろいろかかっている時間があります。
そこのところは工夫によって多少は実行時間を短くすることは可能です。
参考までに以下にその例を示します。
上のプログラムを少し変形して下のプログラムにしました。
10 'out test2
20 OUT $E3,$80
30 A%=0,B%=1,C%=$E0
40 OUT C%,A%
50 OUT C%,B%
60 GOTO 40
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同じじゃないか、というよりもむしろこちらのプログラムのほうが面倒なことをやっているようにも思えます。
もとのプログラムはＩ／Ｏアドレスの＄Ｅ０や出力する値の０、１をＯＵＴ文に直接書いていますが、変更したプログラムではそれらの値を一旦変数に入れたうえでＯＵＴ文ではその変数を使っています。
このプログラムを実行すると、その結果はどうなるでしょうか？
下が実行結果です。
さきほどの結果と比べてみてください。
ほんの少しですが速くなっているのがわかると思います。
さきほどの結果では１回のＨＬの出力は合計０．５２ｍｓほどかかっています。
それが今回は０．４４ｍｓほどに短縮されました。
これには理由があります。
ＺＢ３ＢＡＳＩＣインタプリタはもとのプログラムの定数値はＡＳＣＩＩ文字そのままか、または定数値としての中間コードに置き換えて保存します。
それは計算可能な「生の」数値ではなくて何らかの加工が必要な値のため、実行時にはそれを解読して計算可能な値に翻訳しなければならないので、そこで毎回時間がかかってしまいます。
一方今回のプログラムの場合にはその翻訳作業は変数に代入するところで済んでしまいます。
変数に入れられた数値はそのまま計算可能な数値なので、今回のように変数を用いて記述したほうがわずかですが実行時間を短縮することができます。
参考までに最初のプログラムがメモリの中でどのような形で保存されているかを見ていただきましょう。
>dm 8000,804f
8000 CD 51 4A D1 C9 CD 53 40-C9 CD 36 6D CD 53 40 CD ﾍQJﾑﾉﾍS@ﾉﾍ6mﾍS@ﾍ
8010 0A 00 0B A2 6F 75 74 20-74 65 73 74 31 0D 0E 14 ...｢out test1...
8020 00 09 90 24 45 33 2C 24-38 30 0D 0C 1E 00 09 90 ...$E3,$80......
8030 24 45 30 2C FA 00 00 0D-0C 28 00 09 90 24 45 30 $E0,.....(...$E0
8040 2C FA 01 00 0D 0C 32 00-04 80 1E 00 0D 07 3C 00 ,.....2.......<.
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右側のＡＳＣＩＩダンプでわかるように１６進定数は＄Ｅ３、＄Ｅ０のようにＡＳＣＩＩコードのままです。
この部分は実行時に毎回、文字コード→数値への変換が必要なため時間がかかります。
０、１という数値はアドレス８０３４～８０３６のＦＡ００００、８０４１～８０４３のＦＡ０１００のように頭に整数であることを示すＦＡをつけたあと１６進数そのままで格納されています。
この部分はこのままでもわりと速く実行されます。
下は２番目のプログラムのダンプリストです。
>dm 8000,808f
8000 CD 51 4A D1 C9 CD 53 40-C9 CD 36 6D CD 53 40 CD ﾍQJﾑﾉﾍS@ﾉﾍ6mﾍS@ﾍ
8010 40 F4 41 25 00 54 00 77-1E 00 02 00 42 F4 42 25 @.A%.T.w....B.B%
8020 00 54 00 77 1E 00 02 00-44 F4 43 25 00 54 00 77 .T.w....D.C%.T.w
8030 1E 00 02 00 0A 00 0B A2-6F 75 74 20 74 65 73 74 .......｢out test
8040 32 0D 0E 14 00 09 90 24-45 33 2C 24 38 30 0D 0C 2......$E3,$80..
8050 1E 00 18 F2 0C 00 9A FA-00 00 2C F2 18 00 9A FA ..........,.....
8060 01 00 2C F2 24 00 9A 24-45 30 0D 1B 28 00 09 90 ..,.$..$E0..(...
8070 F2 24 00 2C F2 0C 00 0D-0C 32 00 09 90 F2 24 00 .$.,.....2....$.
8080 2C F2 18 00 0D 0C 3C 00-04 80 28 00 0D 07 8A 00 ,.....<...(.....
>dm f440,f44f
F440 00 00 01 00 E0 00 76 21-F7 F1 CD 60 72 21 D0 F0 ......v!..ﾍ`r!ﾐ.
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３０行は８０５０～８０６Ｂです。
先頭に行番号３０の１６進数００１Ｅがあります。
Ａ％＝０は８０５２～８０５９です。
１８はＬＥＴ文の中間コードです。
Ｆ２ ０Ｃ ００は整数型変数を示すコードＦ２に、その変数の情報がある相対位置０００Ｃをつけたものです。
実はその情報位置は８０１０～８０１Ｂで、８０１０、８０１１はその変数のメモリ上のアドレスＦ４４０を示しています。
Ｆ４４０は整数変数Ａ％のアドレスで８０１２～には変数名が書かれています。
Ａ％です。
その後ろの８０１８、１９にはＡ％を定義している行３０の１６進数００１Ｅが置かれています。
３０行の解読に戻ります。
８０５６の９Ａは＝の中間コードです。
その後ろのＦＡ ００ ００は整数定数を示すＦＡに続けてその値の００００を記述したものです。
４０行のＯＵＴ文は、８０６Ｃ～８０７８にあります。
先頭に行番号４０の１６進数００２８があります。
９０はＯＵＴ命令の中間コードです。
その次に続くＦ２ ２４ ００、Ｆ２ ０Ｃ ００は上で説明した変数の種類とその情報の位置を示す値です。
ちょっと見ていただきましたようにＢＡＳＩＣプログラムの実体は結構複雑な構造をしているため、マシン語プログラムよりもうんと実行時間がかかってしまうのです。
このプログラムを実行すると変数アドレスＦ４４０、４１（Ａ％）、Ｆ４４２、４３（Ｂ％）、Ｆ４４４、４５（Ｃ％）にそれぞれ００００、０００１、００Ｅ０が入ります。
上のダンプリスト（Ｆ４４０～Ｆ４４Ｆ）はその様子を示しています。
説明の途中ですが、時間がなくなってしまいました。
続きは次回にいたします。
Ｌｅｇａｃｙ８０８０用オプションボードの製作［第２２回］
２０１６．８．２０ｕｐｌｏａｄ
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