最初のＯＵＴ ＄８３，＄８０はＡ～Ｃポートの向きを出力に設定するためのコントロールワードの出力です。
プログラムの実行結果です。
パルス幅は０．５ｍｓｅｃほどです。
Ｈの方が少し長いのは、ＧＯＴＯ ２０の実行時間も加わっているからです。
Ｚ８０ＢＡＳＩＣインタプリタでは、これよりも短いパルスを出力することはできません。
今度は同じことを、機械語で書いて実行してみました。
標準ＴＴＬだけ（！）でCPUをつくろう！（組立てキットです！）
(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第５８４回］
●整数ＢＡＳＩＣコンパイラ（ＳＢＡＳＩＣ）
昨日はホームページの更新ができませんでした。
お盆ですので、お墓参りにも行きましたので、それも理由のひとつなのですが、実はいいかげんにしておかなければ、と思いつつ、ＮＤ８０ＺⅢ組立キットの附属ソフトウェアにもうひとつ追加したいものがありましたので、その動作テストなどをしておりましたら、時間がなくなってしまいました。
何を隠そう、それはＢＡＳＩＣコンパイラなのです。
もっとも整数演算のみに限定した、ｓｍａｌｌなＢＡＳＩＣなのですけれど。
それでＳＢＡＳＩＣです。
ＮＤ８０ＺⅢの各種説明書もまだ全然手付かずの状態で、こんなことばかりしていてはいけないのですけれど。
でも、ほんとにもうこれだけでとりあえずの作業としては終了、のつもりです。
あとは、それこそ大急ぎで説明書の作業を終えなければなりません。
現在、組立説明書だけは完了しています。
確認してみましたら、１ヶ月前に完了しておりました。
先月７月１７日に、その組立説明書に間違いがないことを確認するために、組立説明書を見ながらサンプルとして実際に１セットを組立しましてから、もう１ヶ月が経ってしまいました。
その間ずっと、附属ソフトウェアの作業をしていたのです。
それもやっと終わりに近付きました。
残りの説明書の作業を片付けつつ、ホームページの更新作業も進めていきたいと思います。
そこで、今回は、整数ＢＡＳＩＣコンパイラのお話です。
●機械語とアセンブラとコンパイラとインタプリタ
ご存知のようにＴＫ８０は機械語（マシン語）しか扱えません。
プログラムは、レアな１６進コードのまま入力します。
ＮＤ８０ＺⅢも基本的な機能としては、ＴＫ８０と同じです。
ボード上のキーから１６進コードを入力して、それを７ｓｅｇｍｅｎｔＬＥＤに表示させながら、プログラムの入力、デバッグ、実行まで行います。
機械語コードを直接入力するという方法は、簡単なプログラムならばそういう方法でもなんとかなるのですけれど、大きなプログラムには不向きです。
ＮＤ８０ＺⅢはＵＳＢ（ＨＩＤ）でＷｉｎｄｏｗｓパソコンと接続して、リモート＋Ｚ８０ＢＡＳＩＣシステムを実行させることができます。
ＮＤ８０ＺⅢ組立キットの附属ソフトウェアとして、Ｚ８０アセンブラも付ける予定ですから、少し大きなプログラムなら、Ｚ８０アセンブラを利用して、プログラムを作成することもできます。
アセンブラを使えば、機械語で直接プログラムを書くことに比べれば、その能率は飛躍的に向上します。
しかし、アセンブラでのプログラミングは、基本的には機械語のプログラミングと同じ技術レベルを必要とします。
Ｚ８０の機械語命令の働きが理解できなければ、アセンブラを使ったとしてもまともに動作するプログラムを書くことはできません。
機械語のプログラムやアセンブラでのプログラムに比べれば、ＢＡＳＩＣでのプログラムははるかに容易です。
機械語のプログラムでは、１回で、正しく動作するプログラムを書くことは難しくて、結果としてハングアップや暴走をしてしまうことは、ありがちなことです。
しかしＢＡＳＩＣでのプログラムでは暴走やハングアップをしてしまうことは、まれです。
あきらかな文法的なミスはエラーメッセージによって知ることができます。
また簡単に直して再実行することも手軽にできますから、その扱いやすさは、機械語の比ではありませんし、アセンブラに比較しても、ＢＡＳＩＣの簡便さは、比べ物になりません。
それではＢＡＳＩＣには欠点はないのか、と言いますと、ＢＡＳＩＣ、ことにＺ８０ＢＡＳＩＣのようなインタプリタの最大の弱点は、その実行速度です。
ＢＡＳＩＣインタプリタは遅いのです。
そりゃあもちろん、人間が考えたり、計算したりするよりは、はるかに速く実行できますが、機械語のプログラムとは比較できないほど遅いのです。
特にＺ８０ＢＡＳＩＣはいろいろな機能をいっぱい詰め込んでしまいましたので、それだけ余計に遅いのです。
しかし中には、そんなにあれこれいろんな機能は必要無いし、整数の計算のみができればいいので、もう少し速くできるといいのだが、という用途もあると思います。
そこで、機械語プログラムほどは速くできないけれど、Ｚ８０ＢＡＳＩＣインタプリタよりは速い、整数演算限定のＢＡＳＩＣコンパイラを用意しました。
計算できる値は、１６ビットの整数に限られます。
－３２７６８～＋３２７６７の範囲の整数と０しか扱えません。
整数型変数と整数型の一次元配列が使えます。
計算は、＋－＊／記号による加減乗除で（）の使用もできます。
文字変数、文字定数の使用や、ＰＲＩＮＴ文も使用できます。
ＳＢＡＳＩＣのソースプログラムはメモ帳などのテキストエディタで作成します。
その後、ＳＢＡＳＩＣコンパイラによって、機械語のバイナリファイルを作成します。
ソースプログラムの作成やコンパイル作業は、Ｗｉｎｄｏｗｓパソコン上で行います。
そのときは、ＮＤ８０ＺⅢをＵＳＢ（ＨＩＤ）で接続しておく必要はありません。
しかしＳＢＡＳＩＣでのコンパイルの結果作成される機械語のバイナリファイルは、必要に応じて、ＮＤ８０ＺⅢのシステムＲＯＭ内のＢＡＳＩＣルーチンをＣＡＬＬするようにプログラムされますから、ＮＤ８０ＺⅢをＵＳＢ（ＨＩＤ）でＷｉｎｄｏｗｓパソコンと接続して、Ｚ８０ＢＡＳＩＣを起動したうえで、ＮＤ８０ＺⅢのＲＡＭエリアにロードして実行する必要があります。
たとえＣＰＵがＺ８０であったとしても、ＮＤ８０ＺⅢ以外のシステムでは、ＳＢＡＳＩＣでコンパイルした後のバイナリファイルのプログラムを実行させることはできません。
●簡単なテストプログラムを作って実行してみました
おもに実行速度を比較できるように、同じ動作を、機械語のプログラムやＺ８０ＢＡＳＩＣでも作って動作させてみました。
まずはもっとも簡単なパルス出力プログラムです。
これはＺ８０ＢＡＳＩＣです。
10 OUT $83,$80
20 OUT $80,0
30 OUT $80,1
40 GOTO 20
８２Ｃ５５のＡポートのｂｉｔ０からＬとＨを交互に出力しています。
最初のＯＵＴ ＄８３，＄８０はＡ～Ｃポートの向きを出力に設定するためのコントロールワードの出力です。
プログラムの実行結果です。
パルス幅は０．５ｍｓｅｃほどです。
Ｈの方が少し長いのは、ＧＯＴＯ ２０の実行時間も加わっているからです。
Ｚ８０ＢＡＳＩＣインタプリタでは、これよりも短いパルスを出力することはできません。
今度は同じことを、機械語で書いて実行してみました。
簡単なプログラムですから、Ｚ８０アセンブラは使わないで、ＣＭ（ｃｈｅｎｇｅ ｍｅｍｏｒｙ）コマンドを使って機械語の命令コードをダイレクトに書き込んでＪＰコマンドで実行しました。
アセンブラのニーモニックで表記すると以下のようになります。
８００４ ３Ｅ８０ ＬＤ Ａ，８０
８００６ Ｄ３８３ ＯＵＴ （８３），Ａ
８００８ Ｄ３８０ ＯＵＴ （８０），Ａ
８００Ａ ３Ｃ ＩＮＣ Ａ
８００Ｂ Ｃ３０８８０ ＪＰ ＄８００８
あれ？
違ってますねえ？
今、気がつきました。
ＣＭコマンドで書いたプログラムはＯＵＴ命令（Ｄ３８０）がダブッています。
間違いではありませんけど、それだけ実行時間が余分にかかります。
実行結果です。
ＯＵＴ命令がダブッていてもこの速さです。
パルス幅は５μｓｅｃほどですから、ＢＡＳＩＣプログラムに比べて１００倍の速さです。
さすが機械語プログラムです。
うう。
やっぱりみっともないですから、プログラムを書き直して、もう一度写真も撮り直すことに致しました。
こちらが実行結果です。
おお。さらに速くなりました。
ＯＵＴとＩＮＣとＪＰを繰り返し実行していますから、その実行時間はそれぞれの命令の実行クロック数から計算で求めることができます。
ＯＵＴは１１、ＩＮＣは４、ＪＰは１０クロックですから合計２５クロックです。ＣＰＵクロックは６ＭＨｚですから、２５／６＝４．１７μｓｅｃです。
ぴったり合っています。
そしてこれがＳＢＡＳＩＣのソースプログラムです。
メモ帳（ｎｏｔｅｐａｄ）で書きました。
'SBASIC TEST1 10/8/16
ORG=$8004
OUT $83,$80
*LOOP:OUT $80,0
OUT $80,1
GOTO *LOOP
ＳＢＡＳＩＣ．ＣＯＭを実行して、ＳＢＴＥＳＴ１．ＴＸＴをコンパイルします。
まだチェック中ですから、バージョンを示す＿６がついて、ＳＢＡＳＩＣ＿６．ＣＯＭになっています。
コンパイルの結果、バイナリファイルｓｂｔｅｓｔ１．ｂｉｎと情報ファイルｓｂｔｅｓｔ１．ｗｋが作成されました。
参考までに、どのようなバイナリファイルができたのか、Ｚ８０逆アセンブラＺＤＡＳ．ＣＯＭでｓｂｔｅｓｔ１．ｂｉｎを逆アセンブルしてみました。
あ、と。開始アドレス８００４を与えることを忘れていました。
８００４をつけてやり直しました。
ＺＤＡＳによって逆アセンブルしてできたリストです。
8004 218300 LD HL,$0083 8007 4D LD C,L 8008 218000 LD HL,$0080 800B ED69 OUT (C),L 800D 218000 LD HL,$0080 8010 4D LD C,L 8011 210000 LD HL,$0000 8014 ED69 OUT (C),L 8016 218000 LD HL,$0080 8019 4D LD C,L 801A 210100 LD HL,$0001 801D ED69 OUT (C),L 801F C30D80 JP $800D 8022 C9 RET
なんだかまわりくどいことをやっていますが、これはコンパイラが整数値を、１６ビットの値として、まずＨＬレジスタに格納するように働くためにこうなってしまうのです。
さきほどのＳＢＡＳＩＣコンパイラの実行でバイナリファイルと一緒に作成された、ｓｂｔｅｓｔ１．ｗｋの内容も見てみましょう。
0000 'SBASIC TEST1 10/8/16 0000 ORG=$8004 8004 OUT $83,$80 800D *LOOP:800D OUT $80,0 8016 OUT $80,1 801F GOTO *LOOP 8022
このリストと、上の逆アセンブラリストを付き合わせてみることで、コンパイラがもとのＢＡＳＩＣの命令をどのように機械語の命令に翻訳したのかを知ることができます。
ＳＢＡＳＩＣコンパイラで作成されたバイナリファイルはＮＤ８０ＺⅢにロードしてから実行します。
実行結果です。
Ｈが８μｓｅｃでＬが６μｓｅｃです。
機械語コードをダイレクトに入力して作成したプログラムに比べれば、実行時間は遅くなってしまいますが、それでもＢＡＳＩＣインタプリタに比べれば驚異的な実行速度です。
２０１０．８．１６ｕｐｌｏａｄ
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