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５４１回］
●ＦＯＲ ＮＥＸＴのデバッグ
前回は／ｓａｖｅコマンドのデバッグ作業をしていて、ｌｉｓｔコマンドでの表示がおかしいことに気が付きました。
／ｓａｖｅコマンドでは受信バッファのデータをそのまま表示しているのですが、ｌｉｓｔコマンドでは受信バッファにデータがあっても表示しないで、最後にプロンプトマーク＞（コード３Ｅ）と入力要求コード０１を受信したときにはじめて受信バッファにたまっている全データを表示するようになっていました。
このままではたとえば非常に長いプログラムをｌｉｓｔ表示させるときなどに困ったことになります。
なにしろ全データを受信し終わるまで、全く表示されないわけですから。
それは、困ります。
なので、そこのところは、受信する都度表示するように、Ｃ＋＋のプログラムを直しました。
前回最後にお見せしたログファイルはデバッグのための受信データも一緒に表示されています。
下はプログラムの修正後に、デバッグ用の受信データを表示しないようにしてから、ｌｉｓｔコマンドと／ｓａｖｅコマンドを実行した画面です。
ひょんなことから、ｌｉｓｔコマンドの表示がまずいことに気が付いて直したのですが、それでやっとテストプログラムが何も表示しないでハングアップしてしまう理由がわかりました。
ｌｉｓｔコマンドだけではなくて、そのほかの多くのコマンドやＢＡＳＩＣプログラムのＰＲＩＮＴ文の表示なども同じ表示方法になっていたことがその理由でした。
どうも実数型のＦＯＲ ＮＥＸＴ文にバグがあるらしくて（まだこの時点では原因を追求中なのですが）そこまでくると無限ループになってしまうらしく、ＢＡＳＩＣプログラムから抜け出せないようなのです。
するとどこまでいっても、プロンプトマーク＞（コード３Ｅ）と入力要求コード０１が送られてこないことになりますから、受信バッファにはそれ以前の表示データは溜まっていたのですけれど、それが全然表示されなくて、ハングアップしたように見えていたのです。
これで不可解に思えた現象もかなりはっきりと見えるようになってきました。
解決まであと1歩です。
とりあえず／ｓａｖｅコマンドでテストプログラムは保存しましたので、ｎｅｗコマンドでＢＡＳＩＣプログラムをクリアしました。
ｎｅｗコマンドはそれまでそこに書かれていたプログラムを全消去するコマンドです。
と言っても本当にメモリクリアしてしまうのではなくて、プログラムの開始アドレス、終了アドレスや変数エリアの情報を初期化するだけですから、ｎｅｗコマンドを実行しただけで、まだ新たなプログラムを一行も入力していないときでしたら、ｈｅｌｐコマンドで元通りにプログラムを復活させることができます。
さてここでは新規にプログラムを書くために、まずｎｅｗコマンドを実行しました。
もうｌｉｓｔコマンドを入力しても何も表示されなくなりました。
ちょっとわかりにくいのですが、ｎｅｗの下でｌｉｓｔと入力したその下にはプロンプトマーク＞しか表示されていません。
１０のｆｏｒ文と２０のｎｅｘｔ文は、その後でキーボードから新たに入力したものです。
実数型のＦＯＲ ＮＥＸＴがおかしい、ということはほぼ確実になりましたから、余計な部分は省いてしまって、画面のようにＦＯＲとＮＥＸＴだけにして実行してみました。
これは予想通りハングアップしてしまいました。
そこでいよいよ実数型のＦＯＲとＮＥＸＴのデバッグです。
ＦＯＲ ＮＥＸＴループのカウンタに使う変数名としてＡ％のように整数型変数を使うと、整数型のＦＯＲ ＮＥＸＴ文になります。
変数名の後ろに％をつけると、その変数は整数型になります。
何もつけないで、ＡとかＡＢＣとだけ書いた場合、その変数は実数型になります。
上で新たに書いたテストプログラムではＦＯＲ ＮＥＸＴ文の変数に実数型変数のＡを使いましたから、このＦＯＲ ＮＥＸＴは実数型で実行されます。
ＦＯＲ文のエントリアドレスは２５６Ｄです。
いきなりサブルーチンをコールしていますから、まずはそのＣＡＬＬ ＦＧＯＳの次のアドレスにブレイクポイントを置いて、テストプログラムを実行してみます。
ｂｐ ２５７０
ｒｕｎ
です。
アドレス２５７０でブレイクしました。
ユーザープログラムのアドレスを保持しているＤＥレジスタの値は…。
あれ？
４０２０になっています。
これはいけません。
とんでもないバグです。
実はこのＺ８０ＢＡＳＩＣシステムのもとになったＺＢＫ開発セット用のＢＡＳＩＣでは、ユーザープログラムの開始アドレスは４０００でした。
そこのところは、８０００になるように直したつもりだったのですが、変更していないところがあったようです。
今回のＺ８０ＢＡＳＩＣシステムでは４０００番地台にはシステムプログラムがありますから、モロ破壊されてしまっています（汗）。
この時点ではまだそのことに気が付いていないようです。
なんと恐ろしいこと。
しかしＦＯＲ ＮＥＸＴの動作には幸い影響は及んでいないようです。
システムプログラムを破壊してテストプログラムが書かれてしまっているわけですけれど、とりあえずは動作しているようですし、せっかくの画面コピーですから、それを使ってしばらくは説明を続けていくことにいたします。
アドレス２５６Ｄから２５８０までのところで、ＦＯＲ文で使っている変数のアドレスをＦＯＲＶＬに保存し、その変数の型をＦＯＲＶＴに保存しています。
変数のアドレスはＤＦＦＣで変数の型はＦ０（実数型）です。
［１０．７．４追記ここから］
この値はアドレス２５７６でブレイクしたときのレジスタダンプに表示されています。
ＨＬレジスタに変数ＡのアドレスＤＦＦＣが、そしてＡレジスタに変数Ａの型（実数型）を示すＦ０が入っています。
サブルーチンＦＧＯＳとＬＥＴＳの実行によって、ＦＯＲ Ａ＝０の部分が解読されて、実行された結果です。
テストプログラムのアドレスを保持しているＤＥレジスタは４０２０から４０２７に進みました。
そういえば、テストプログラムのメモリダンプリストがありませんねえ。
うっかりしていて、それを表示させるのを忘れてしまったようです。
でもここで同じ内容を再現しようとしますと、またシステムプログラムを破壊してしまいます。
もう今はバグを修正してアドレス８０００からユーザープログラムが格納されるようになっていますから、この時点ではアドレスが４０００からになっていたところを、アドレス８０００からになってしまいますが、テストプログラムを再入力して、そのメモリダンプリストを表示させてみました。
logfile nd80zlog\07032039.txt open
ＮＤ８０ＺⅢに接続しました
0001 0000 - Z1000 00C3 - *** nd80z3 basic ****
>
>10FOR A=0 TO 10
>20NEXT A
>LIST
10 FOR A=0 TO 10
20 NEXT A
>HELP
TEXT 8004-8036
ﾍﾝｽｳ DFFB-DFFF
>DM,8000,8036
8000 04 80 10 80 00 80 FF DF 10 80 0C 00 B3 53 44 94 .......ﾟ....ｳSD.
8010 FC DF 41 00 00 00 00 85 0A 00 04 00 0A 00 0D 84 .ﾟA.............
8020 F0 0C 00 9A FA 00 00 98 FA 0A 00 0D 10 14 00 05 ................
8030 85 F0 0C 00 0D 08 00 0D 10 14 00 0B F1 0C 00 9A ................
>/EXIT
ndremote.exeを終了しました
logfile closed at Sat Jul 03 20:39:44 2010
デバッグしたときと同じテストプログラム（と言ってもたった２行ですけれど）を入力しましたから、その格納アドレスが４０００から８０００に平行移動しただけです。
さきほど２５７０でブレイクしたときのＤＥレジスタの値は４０２０でした。それを８０２０に読み替えます。
ユーザープログラムは８００４から書き込まれていきます。
８０００～８００３はシステムのエリアです。
ユーザープログラムそのものは、８０１Ｃから格納されています。
８００４から８００Ｆは、やはりシステムのエリアです。
その後ろ８０１０～８０１Ｂに変数Ａの情報が書かれています。
このテストプログラムでは、変数Ａだけしか使いませんから、このようなメモリ内容になっています。
ここにさらにプログラムを書き加えていって、新たな変数が登場する度に、この変数領域は後ろに拡張されていきます。
それに伴ってプログラムそのものが書き込まれている領域も、ここでは８０１Ｃから始まっていたものが、どんどん後ろにずらされていきます。
つまりプログラムを作成中に新しい変数が使われると、その時点で、その変数のための領域を確保するために、プログラム本体の領域がその分だけ後ろにずらされる（メモリ間移動）のです。
なぜそのような面倒なシステムになっているかと言いますと、実はＺ８０ＢＡＳＩＣのもとになったＺＢＫ開発システム用のＢＡＳＩＣはプログラムをＲＯＭ化して、ターゲットボードをスタンドアローンで実行することを前提にして作られたＢＡＳＩＣだったからです。
その考え方からすると、今はＲＡＭエリアになっている８０００～のエリアは、プログラムが完成した後はそのままＲＯＭになってしまうことになります。
通常考えられるパソコン上でのＢＡＳＩＣでしたら、変数エリアだけではなくて、その変数のための情報もＲＡＭ上にあって構わないのですから、たとえばプログラムのエリアは８０００から始まって、変数のエリアと変数名などの情報のエリアはＲＡＭの後ろの方に置く、というようにするのが、ごくまっとうな考え方になります。
しかしプログラムをＲＯＭ化するとなると事情は異なってきます。
変数そのもののデータエリアはＲＡＭ上になければいけませんが、その変数のための情報はプログラムで参照する基本情報ですから、そこが変わってしまうことは許されません。
そのために、変数の基本情報もプログラムと一緒にＲＯＭ化できるようにプログラム本体の前に置いてあるのです。
わずか１行のプログラムを追加したり、ちょっと内容を書き換えたりするだけでも、それを中間コードに翻訳してメモリに格納したり、メモリ内容を更新するために、けっこう複雑なシステムが動いているのです。
またまた余談になってしまいました。
そのように、今回のテストプログラムは中間コードに直されて８０１Ｃから後ろに置かれています。
８０１Ｃ、８０１Ｄは行番号です。０Ａ ００ですが、これは１６ビット２バイトの２進数を、下位、上位の順に置いたものです。
０００Ａですから、行番号１０です。
その１バイト置いた次８０１Ｆは８４になっています。
８４はＦＯＲ命令の中間コードです。
最初にブレイクした２５７０の直前に実行された、サブルーチンＦＧＯＳは、この８４を読んで必要な初期設定をするためのルーチンです。
ＦＯＲ文とＧＯＳＵＢ文はプログラムの流れを一時的に変えて実行されるために、もとの戻り先の情報をスタックに保存しておかなければなりません。
さらにＦＯＲ文もＧＯＳＵＢ文も、その中で別のＦＯＲ文やＧＯＳＵＢ文を多重に使用することが考えられます。
それを間違い無く実行するためには、厳格なスタック管理が必要になってきます。
そのためのお膳立てをするのがＦＧＯＳサブルーチンなのです。
その次にブレイクした２５７６の直前で実行されたサブルーチンＬＥＴＳは、数式を実行するルーチンです。
通常ＢＡＳＩＣでの数式表現は、
Ａ＝０
とか
Ｂ＝Ｃ＋Ｄ
のように書きますが、
正式には、
ＬＥＴ Ａ＝０、
ＬＥＴ Ｂ＝Ｃ＋Ｄ
のように表記します。
ＬＥＴは「以下の数式を実行せよ」というコマンドです。
ですから数式を実行するために、ＬＥＴＳ（ＬＥＴサブルーチンの意味）をＣＡＬＬしているのです。
ＬＥＴＳサブルーチンの実行によって、アドレス８０２０～８０２６までが解読され、実行されました。
メモリダンプリストが上の方にいってしまいましたので、８０２０～８０２６の内容を下に再記いたします。
F0 0C 00 9A FA 00 00
最初の３バイトは変数Ａを示しています。
Ｆ０は実数型変数であることを示す中間コードです。その次の２バイトは変数の情報が置かれている場所を示しています。
プログラムの先頭アドレス８００４に、この値０００Ｃを加算して求まる８０１０に変数Ａの情報があります（［第５３５回］参照）。
その次の９Ａは＝を示す中間コードです。
ＬＥＴ文の中では＝は等号ではなくて、右辺の計算結果を左辺の変数に代入せよ、という演算命令として使われます。
その後ろの３バイトは、定数０を示しています。
それならただ０と書いた方が簡単じゃないのさ？
とお思いかもしれませんが、そうはいかないのです。
ここではいとも簡単に解読されていくように見えますが、実際に１バイトずつ解読しながら進んでいく過程では、新たに出現するコードはすべてルールに合ったコードである必要があります。
突然００が出現して、これは定数のゼロだから、そう思え、などとＣＰＵに言うのは無理というものです。
ですからさきほどの変数ＡをＦ０で示したように、ここも定数であることをＦＡで示しているのです。
ＦＡは整数型定数を示す中間コードです。
その後ろの２バイトは整数型定数（１６進数２バイト）の０を示します。００００です。
ＬＥＴＳサブルーチンはここまでを解読して変数Ａのメモリエリアに値０を格納します。
プログラムに書かれている定数０は、今説明しましたように整数型２バイトの値ですけれど、変数Ａは実数型で４バイトの値を持ちます。
ＬＥＴＳはそこのところを判断して、整数型定数の０を実数型に変換して変数Ａのメモリエリアに格納します。
たったＡ＝０のところを解読して実行するだけでも、そら恐ろしい作業が必要なのです。
［追記ここまで］
その次の２５ＡＣから２５Ｂ２までのところでは何をしているかといいますと、
ＦＯＲ Ａ＝０ ＴＯ １０
のＴＯの値（ここでは１０）をＦＴＯに保存しています。
ＦＴＯは実数型データを格納しますから４バイトのエリアになります。
アドレスはＦ０Ｆ１～Ｆ０Ｆ４の４バイトです。
そこに、アドレス２５ＡＣのＣＡＬＬ ＣＡＬＣによって計算した結果を、ＡＰＫというサブルーチンを使って書き込んでいます。
ただの１０を計算するだの、保存するためにわざわざサブルーチンをＣＡＬＬするだの、いきなりわけのわからないことを書いてしまいました。
ここはもう少していねいに説明しないといけませんねえ。
あ。
本日はちょっと時間が無くなってしまいましたから、その説明は次回、ということにいたします。
２０１０．７．３ｕｐｌｏａｄ
２０１０．７．４追記
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