［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２３回］
●ＯＵＴ命令、ＩＮ関数のテスト（２）
前回からの続きです。
前回は最も簡単なＯＵＴ命令のプログラムと、その内容を一部変更することで少しですが実行時間を短縮できるプログラムを紹介しました。
さて、次のプログラムは前回変更したプログラムにさらに少し変更を加えたプログラムです。
このプログラムの実行結果はどうでしょうか？
10 'out test3
20 OUT $E3,$80
30 A%=0,B%=1,C%=$E0
40 OUT C%,A%:OUT C%,B%
50 GOTO 40
|
４０行のＯＵＴ文がマルチステートメントになっています。
下が実行結果です。
前回の変更後のプログラムは、１回のＨＬの出力にかかる時間が０．４４ｍｓほどに短縮されました。
それが今回はさらにわずかですが０．４２ｍｓほどに短縮されました。
１行ずつ実行するときに、次の行に移る過程でいろいろな作業を行なっていて、そのためにわずかですが時間がかかってしまいます。
マルチステートメントの場合には１行の中ですぐ次の命令を読み込む操作にかかるため余計な時間はかかりません。
それが前回のプログラムと今回とのわずかな実行時間の差になります。
次にＩＮ関数についてもテストをしてみました。
今度は少し複雑なテストです。
下はテスト中の写真です。
Ｂポートのビット０をＡポートのビット０に接続しています。
下はテストプログラムです。
10 'out in test
20 OUT $E3,$82
30 OUT $E0,0
40 B%=IN($E1)
50 OUT $E2,B%
60 OUT $E0,1
70 B%=IN($E1)
80 OUT $E2,B%
90 GOTO 30
|
２０行でＢポートのみを入力に設定します。
前回のテストと同じようにＡポートから０、１を出力しますが、今度は出力した直後にＢポートの値をＩＮ関数で読み込み、それをＣポートから出力します。
出力波形の写真です。
上側（ＣＨ１）がＡポートからの出力で、下側（ＣＨ２）がＣポートからの出力です。
上の写真は、３０行のＯＵＴ ＄Ｅ０，０が実行されてＣＨ１がＬになったあと、４０行のＩＮ関数が実行され、そのあと５０行でＯＵＴ ＄Ｅ２，Ｂ％が実行されてＣＨ２がＬになったことを示しています。
ＣＨ１がＬになってからＣＨ２がＬになるまでの時間は約０．５ｍｓです。
前回の最初のテストでＯＵＴ命令の実行時間は０．２ｍｓでした。
ということはＩＮ関数の実行時間は０．３ｍｓということになります。
ＣＨ２がＬになったあとＣＨ１がＨになるのに０．２ｍｓかかっています。
これは６０行のＯＵＴ文の実行結果です。
そのあとＣＨ２がＨになるまでに０．５ｍｓかかっています。
これは７０行と８０行の実行結果です。
そのあとＣＨ１がＬになるまで０．４ｍｓほどかかっています。
ここはちょっと注意が必要なところです。
９０行のＧＯＴＯ文と３０行のＯＵＴ文の実行結果ですから前回の最初のテストの結果から考えるとここは０．３ｍｓのはずなのですが。
実はこのプログラムではＧＯＴＯ文の実行時間は０．２ｍｓだと考えられます。
ＧＯＴＯ文は現在のメモリ上の位置から前に、または後ろに順に行番号をサーチしていくように作られています。
９０行のＧＯＴＯ文の行き先は３０行ですから現在位置よりも前にサーチしていきます。
前回の最初のプログラムのＧＯＴＯ文は５０行にありました。
間には４０行の１行があるだけです。
今回は間に４０、５０、６０、７０、８０と５行のプログラムがあります。
その行番号を８０行から逆にサーチしていって３０行に行き着くまでには前回のプログラムよりも多くの時間を必要とします。
そのため今回のＧＯＴＯ文を実行するのには０．２ｍｓかかるという結果になったのです。
なぜＢＡＳＩＣインタプリタはそんな効率の悪い、面倒な仕組みになっているのかといいますと、それはインタプリタの特徴に関わっています。
コンパイラはソースプログラムを機械語に毎回翻訳しなければなりません。
ということはたとえば間にプログラムを追加したり削除したり変更したりしても、かならずコンパイルという作業をしますから、ソースプログラムの変更については何も考える必要はありません。
それだけむしろコンパイラのほうがシンプルな構造にできるともいえます。
これに対してインタプリタはソースプログラムの状態のままで（実は行入力時にただちに中間言語に翻訳しているのですが）すぐに実行が可能です。
またもとのプログラムに新たな行を追加したり削除したりしても、やはりすぐに実行できます。
また前回見ていただいたように、メモリの中では中間プログラムとでもいうような構造になっているのですが、それを／ＳＡＶＥコマンドでファイルとしてセーブすると、中間コードから普通のテキスト文を生成してテキストファイルとして保存できます。
それらの機能をもたせるために、インタプリタは複雑な構造が必要になるのです。
もちろん工夫によってもっと速く実行できるような構造にすることもできますが、そうするためにはＢＡＳＩＣインタプリタ本体のプログラムサイズがより大きなものになってしまいますし、その開発にはより多くの時間を必要とします。
決して現在の機能に満足しているわけではありませんが、プログラムの改良はなかなか大変なことなので、とりあえずは現在の仕様となっています。
なお前回と今回見ていただいたＺＢ３ＢＡＳＩＣのＯＵＴ命令、ＩＮ関数の実行時間は㈱技術少年出版のＬｅｇａｃｙ８０８０での実行結果です。
ＮＤ８０Ｚ３．５（ＮＤ８０ＺⅢ）のＺＢ３ＢＡＳＩＣでも同じプログラムでテストできますが（ただしその場合にはＩ／ＯアドレスをＥ０～Ｅ３から８０～８３に変更する必要があります）、Ｌｅｇａｃｙ８０８０のＣＰＵクロックが１０ＭＨｚであるのに対してＮＤ８０Ｚ３．５（ＮＤ８０ＺⅢ）は６ＭＨｚなので、ここで説明した実行時間よりも遅くなります。
ということでＺＢ３ＢＡＳＩＣのＯＵＴ命令とＩＮ関数の実行時間について見ていただきましたが、最後に参考までに同じことをマシン語プログラムで実行してみます。
前回の最初のプログラムと全く同じ動作をするマシン語プログラムを即席でアドレス９０００～に書いてすぐに実行しました。
このように短いプログラムはマシン語コードをそのままＣＭコマンドで書き込むのが一番手っ取り早い方法です。
ここで書き込んだプログラムをアセンブラのプログラムリストとして表記すると下のようになります。
9000 3e80 LD A,80 9002 d3e3 OUT (E3),A 9004 3e00 LOOP:LD A,00 9006 d3e0 OUT (E0),A 9008 3e01 LD A,01 900A d3e0 OUT (E0),A 900C c30490 JP LOOP |
実行結果です。
Ｈ出力が３μｓ、Ｌ出力は２μｓです。
このことからＬＤとＯＵＴの実行時間の合計は２μｓ、ＪＰは１μｓであることが分かります。
マシン語プログラムはＢＡＳＩＣインタプリタの１００倍高速であるということがいえるでしょう。
前回、今回と連載を延長しましたが、今回で当プチ連載は終了です。
Ｌｅｇａｃｙ８０８０用オプションボードの製作［第２３回］
２０１６．８．２１ｕｐｌｏａｄ
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