復活！ＣＰ／Ｍ　ワンボードマイコンでＣＰ／Ｍを！
ＣＰ／ＭがＴＫ−８０互換のワンボードマイコンの上で復活します
ＮＤ８０Ｚ�VとＭＹＣＰＵ８０の上でＣＰ／Ｍが走ります！

［第１０１回］


●ランダムアクセスファイル

ディスク上に作成されるファイルは一般にはシーケンシャルアクセスファイルです。
媒体としてのディスクはフロッピーディスクであれ、ハードディスクであれ、ランダムにアクセスできる特徴をもっています。
しかし、その上に作成されるファイルのほとんどは、テープに記録されるファイルと全く同じように、先頭から順に読み出すことしかできないシーケンシャルファイルです。
シーケンシャルファイルの作成や読み出しを行なうファンクションコールは［第４６回］と［第５６回］で説明をしました。

これに対してランダムアクセスファイルは、レコード単位で順序に関係無く書き込んだり読み出したりすることができます。
ランダムアクセスファイルはどんなときに使われるのか、ちょっと想像がつきにくいように思われます。
身近なところでは、住所録とか名簿を考えてみたらどうでしょうか。
クラス名簿は最初に作成してしまいますから、シーケンシャルファイルかも知れません。
個人の住所録は付き合いが始まったときに新規に追加になりますから、ランダムアクセスファイルに近いものになります。
あいうえお順に並べて作成しても、個人の場合には、五十音すべてが揃うことはまず無いでしょう。
途中が飛んだり、かたまったりします。
一人１枚のカードに作成しておけば、佐藤さんと鈴木さんが並んでいたところに、新しく清水さんを追加することが簡単にできます。
これがランダムアクセスファイルの書き込みに相当します。
シーケンシャルファイルでは、そういうことは簡単にはできません。
たとえば住所録の1行に一人を書いた場合、佐藤さんの次の行が鈴木さんだったとすると、その間に清水さんを追加することはできません。
矢印などをつけて欄外に追記するしかありません。
実際のシーケンシャルファイルでは、コピーを作成しながら途中に追加挿入して新規ファイルを作成する、という方法になります。

ランダムな書き込みといってもでたらめに作成することではありません。
一定のルールがあります。
それが住所録の例でいえば、あいうえお順です。
ただ現実の住所録では、それだけでは困ったことが出てきます。
ひょっとすると伊藤さんや田中さんは二人になってしまうかもしれません。
同姓同名などということも出て来てしまうかもしれません。
ランダムアクセスファイルを作成する場合には、キーが重複することのないように工夫する必要があります。

以上がランダムアクセスファイルについての予備知識です。
ＣＰ／Ｍのランダムアクセスファイルは１セクタが１レコードです。
さきほどの住所録に例えれば、１セクタ（１レコード）が１名の住所氏名カードに相当します。
では名前に相当する検索キーは何になるか、といいますと２バイト１６ビットの数値がキーになります。
００００〜ＦＦＦＦですけれど、実際に使用できるのは、ディスクドライブの最大セクタ数が上限になります。
ＣＰ／Ｍの場合、１台のディスクドライブの最大容量は８ＭＢです。
１セクタ（論理セクタ）は１２８バイト（１／８ＫＢ）ですから、最大セクタ数は６４Ｋになります。
この場合が００００〜ＦＦＦＦです。
それより小さい容量の場合、たとえば容量が１ＭＢですと、連続して使えるキーとしては００００〜１ＦＦＦになります。
十進数では０〜８１９１です。
それより大きいキーが使えないわけではありませんが、入れ物として２０００Ｈ個（８１９２個）の場所しかありませんから、それより大きい数をレコード番号として使うと、途中でディスク容量が足りなくなってしまう場合がでてきます。

どうもいまひとつ、説明がし難いですねえ。
「応用ＣＰ／Ｍ」（村瀬康治著。アスキー出版局）でも、かなりページを割いて説明されているのですが、なかなか理解できませんでした。

いい例えを思いつきました。
シーケンシャルファイルは１日１行１２８文字の日記を大学ノートに書くことに例えることができます。
毎日順番に書くことしかできません。
１２８字に満たないときは、残りを空白にします。
書くことがない日は空白にすることも、その日の行を無くして前に詰めてしまうこともできます。
しかし空白の行を作っても、あとからそこに追記することはできません。
ここが実際のノートとは違うところです。
一度書き込んだらそこには透明なシールを貼って追記ができないようにしてある、とでも考えることにしましょう。

これに対してランダムファイルは１２８文字が書き込める０から３６５まで番号がついたカード式の日記帳に例えることができます。
０から３６５は１月１日から１２月３１日に１対１で対応しています。
普通は前から順に書いていくことが多いと思いますが、忙しいときや内容がちょいと込み入っているときなどは、あとからまとめて書くこともあると思います。
途中を飛ばして書いても構いません。
書いた日のカードだけをカードボックスに入れます（ＣＰ／Ｍのランダムファイルの場合にはもう少し複雑で、それについては後で説明しますが、週単位での処理を考えます）。

ここが肝心のところなのですが、カードボックスは日付順に整理して入れるのではありません。
作成した順にいれます（ＣＰ／Ｍでの話です。実際のカード式日記でそうするとよいということではありません）。
前にさかのぼって書くこともできますし、すでに書いた日の分を捨ててあとから書き直すこともできます。
あとから追加したカードはカードボックス内の最後に置かれますが、書き換えた場合には、もとのカードが置かれていた位置に置きます。

以上の説明は１日単位の処理についてのお話です。
ＣＰ／Ｍのランダムファイルにはもう少し仕掛けが必要で、実は作成されたカードは１週間分をゴムバンドでまとめてカードボックスに置きます。
書く順番は自由なのですが、ある月のある日のカードを書いたら、その日の週のほかの日のカードは作成していなくても、カードボックスに入れる位置は決定されます（ＣＰ／Ｍのランダムファイルで考えた場合、その週のまだ書かれていない別の日については、白紙のカードを用意して一緒に束ねます）。

うーん。
実例で説明したほうがいいですねえ。
２０１２年４月のカレンダーです。
第１週は１日〜７日
第２週は８日〜１４日
第３週は１５日〜２１日
第４週は２２日〜２８日
です。

最初に１８日のカードを書いたとします。
カードボックスには記入済みの１８日のカードと、日付だけを記入した白紙カードを日付順に並べて、ゴムバンドで束ねて入れます。
赤で示した日付が作成済みのカードで（）は日付だけを記入した白紙カードです。
カードボックスにはこの順番に束ねた７枚組みのカードが入ります。
（１５）（１６）（１７）１８（１９）（２０）（２１）

次に１３日のカードを書いたとします。
するとカードボックスは次のようになります。
（１５）（１６）（１７）１８（１９）（２０）（２１）　（８）（９）（１０）（１１）（１２）１３（１４）

カードボックスには、まだ１８日と１３日のデータしかありませんが、場所としては２週間分がリザーブされたことになります。

次に１６日のカードを書くことを考えます。
すると、その場所はすでに確保されていますから（白紙カードが置かれています）、１６日の日付だけが記入された白紙のカードにデータを書きます。
その結果は次のようになります。
（１５）１６（１７）１８（１９）（２０）（２１）　（８）（９）（１０）（１１）（１２）１３（１４）

まだ３日分しか書いていませんが、消費したカードの枚数は１４枚になります。
それがランダムファイルのファイルサイズに相当します。
カードボックスがディスクドライブで、１枚のカードがセクタに相当し、１週間分を束ねたものがブロックです。

実はＣＰ／Ｍのランダムアクセスファイルにはもうひとつ大きな仕掛けがあります。
上の日記カードの例で説明をします。

カードボックスには、インデックスに相当するところがあって、そこには第１週から５４週まで順に番号がついた入れ物があります。

ああ、そうです。
ホテルのフロントにある部屋のキーを置く棚のようなものです。
その棚には、作成済みのカードブロック（上の例では４月第３週と第２週のカード束）をカードボックスに入れた順番を記した番号札が置かれます。
４月第３週が１番、第２週が２番です。

カードを書くときには、最初にこのインデックス棚を見ます。
日付によりそれが第何週に属するかは最初からわかっています。
インデックス棚のその週のところに番号札が置かれていれば、すでに作成済みの週ですから、カードボックスの番号札の位置にその週の束がありますから、その中の日付だけを記した白紙カードに追記します。
あとから、その日のカードを読むときも、同じ手順で行ないます。

カードは週単位で消費されます（ある日のカードを作成した時点で、その日が属する週の他の日付のカードも同時に白紙カードの状態で確保されます）。
ですからインデックス棚に置かれた番号札の最後の番号を見れば、消費したカードの枚数がわかります。
これがＣＰ／Ｍのランダムファイルのファイルサイズです（消費したカードの枚数が使用済みのセクタ数になります）。
［２０１２．４．２７追記］
何事においても再確認することが必要である、と痛感しました。
確認しないで書くと間違ったことを書いてしまいます。
ここでいう番号札は割当済み（使用済み）のブロック�ｂﾉ相当します。
しかし、ランダムファイルのファイルサイズではありませんでした。
ランダムファイルのファイルサイズは、上の日記の例で言いますと、作成した一番大きい日付がそのままファイルサイズになります。
たとえば１２月３１日のカードをただ１枚書いただけで、ランダムファイルのサイズはカード３６６枚分を示します。
カード１枚が１セクタである、としますと、ファイルサイズは３６６セクタになります（実際に使用されたセクタ数は１セクタですが、ランダムファイルのファイルサイズは必ずしもそのファイルの実際のサイズを意味しません）。
［追記ここまで］

ＣＰ／Ｍの論理的なドライブの１セクタは１２８バイトで、１ブロックは８セクタです。
シーケンシャルファイルもランダムファイルも実際にはブロック単位で場所が確保されます。
ランダムファイルはレコードの作成順序は任意（ランダム）ですが、レコード�ｂﾍ前から順に８セクタごとに区切られていて、上のカードボックスの例のように、新規に作成されたレコード�ｂ�含む８セクタ分のブロックがそのときリザーブされます。

上の説明ではブロックを週、セクタを日付カードに例えましたが、それはあくまで例えです。実際のセクタには日付のような通し番号はついていません（トラック毎にセクタ�ｂｪつけられています）。

次回以降で、実際にテストプログラムを実行して、そのあと、作成されたファイルの中味をダンプして、レコードがどのような順番でデイスクに書き込まれたかを確認します。
そのときに今回の説明をもう一度参照していただくと、より理解がし易いと思います。
なお、実際のＣＰ／Ｍでの論理ドライブは上で説明しました通り１ブロックが８セクタですが、現行の仮ＲＡＭディスクの１ブロックは４セクタです。

とりあえず以上のことを予備知識として理解していただいた上で、次回から実際にランダムアクセスファイルを作成してみることにいたします。

ワンボードマイコンでＣＰ／Ｍを！［第１０１回］
２０１２．４．２４ｕｐｌｏａｄ
２０１２．４．２５　一部を書き改めました
２０１２．４．２７追記

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