Yamamoto's Laboratory
 
Lesson
 6.インタプリタ
     構成
 
 
 
 
 
 

Lesson 6インタプリタの構成インタプリタは,どのように動作するか

開発する Tiny BASIC のインタプリタの基本構造を示します.このページは,石田晴久著「マイクロコンピュータプログラミング入門 —Tiny BASIC インタプリタ—」の内容です.これを理解するために書きました.

目次


インタプリタの記述方法

どうやって書くか

インタプリタは,いろいろな方法で作成できる.C言語みなたいなプログラミング言語を使うこともできるし,機械語で記述することも可能である.ここでは,

中間言語

Tiny BASIC インタプリタ

構成図

図1に BASIC インタプリタの構成図を示します.インタプリタのプログラは左上の INIT から動作が始まり,矢印に従いぐるぐる回ります.通常は,GETLI(行番号付きで1行を入力) — INSERT(エディタ機能) 間のループで BASIC プログラムを1行毎に入力します.プログラムの入力が終われば,コマンド RUNによりプログラムを実行します.このプログラム実行開始コマンド RUN は,GETLI で入力されます.行番号が無いので,TSTLのルーチンで構成図の下側に分岐されます.その後は,実行行を取り出し,順次実行されます.プログラム中で END を見つけると,再びコマンド入力の GETLI に戻ります.

これだけでも,大筋の動作は分かるでしょう.より詳細な動作については,次節以降のルーチンの説明と合わせて,ひとつずつプログラムのシーケンスを追うと理解が深まります.

Tiny
Tiny BASIC インタプリタの構成図 (pdf)

機械語ルーチンの機能

先に示した Tiny BASIC のインタプリタ の構成図中の機械語ルーチンの機能は,次の通りです.

制御の流れに関するルーチン
INIT ML-1 プログラムの初期化をします.
NLINE ML-2 改行(CR)と復帰(LF)の文字コードを出力します.
GETLI ML-3 プロンプト「*」を出力し,1行を読み込みます.行の入力が終わるまで,ここで待機します.
INSRT ML-5 行の挿入や削除,置換,追加などの編集を行います.BASIC インタプリタ中でももっとも強力なルーチン.
XINIT ML-6 ユーザー作成の BASIC プログラム実行時の初期化をします.スタックを空にし,最初に実行する文の行番号を用意します.
DONE ML-13A 改行「CR」かデリミッタ「:」かを判断する.デリミッタの場合,その後の文に制御を移す.
DONEX ML-13B 改行「CR」かデリミッタ「:」かを判断する.デリミッタの場合,その行の実行を止める.
NXT ML-13C 現在の行番号がゼロかどうかを判断する.ゼロならばこの行は直接実行されたことになり,次の入力を促すルーチンへ移る (FIN をコール).ゼロでなければ,次に実行する行番号を求める.NXT の後半では, NXTX が実行されます.
NXTX ML-13D 次の実行文のアドレスをスタックに積む.
FIN ML-13E 最終終了の処理を行います.最後にアドレス LNECL に移ります.
XFER ML-14 GOTO あるいは GOSUB で,次の実行に実行する行番号に制御を移す.
STORE ML-20 変数のアドレスを求め,そこに値を代入する.
コマンド実行ルーチン
SIZE ML-33 使用済みと残りのメモリーの量を表示します.
LIST ML-34 リストの前処理を行います.
LIST0 ML-34 プログラム全体を表示します.
LIST1 ML-34 LIST 20 行番号 20 のみを表示します.このルーチンは,プログラムの特定の行のみを表示します.
LIST2 ML-34 LIST 100,300 行番号 200 — 300 を表示します.このルーチンは,プログラムの指定の範囲を表示します.
ある量の有無をテストするルーチン
TSTL ML-4 入力した1行の行番号の有無を調べます.行番号があれば,それを二進数に変換し,桁上げフラグを(CYフラグ)を 1 にセットします.行番号が無い場合は,CY=0 です.
TSTV ML-7A 変数(英文字の A—Z)の有無を調べます.変数があれば,CY を 1 にセットし,変数のアドレスを求め,データスタックにプッシュします.
IF 文,FOR 文,NEXT 文,DTA 文に関するルーチン
CMPR ML-23 データスタックにある二つの数を比較し,真ならば IF に引き続く文を実行する.偽ならば,次の行次の行の実行の準備をする.
FOR ML-19 FOR に続く文のアドレスを求める.
NEXT ML-21 制御変数をひとつ増やし,最終値を超えたか調べます.超えていない場合には,繰り返しの入口の FOR の実行文の解釈の準備をします.超えた場合には,次の文の実行の準備をします.
DATA ML-29 値を代入する.
INPUT 文,PRINT 文に関するルーチン
INNUM ML-15 「?」を出力後に,入力された数値を二進数に変換し,スタックにプッシュする.
INSTR ML-15 「?」を出力後に,入力された文字を@配列に入力する.
PRN ML-18 数値を出力する.
PRS ML-16 文字列を出力する.
OUTS ML-16 文字列配列@の文字列を出力する.
SPAC ML-17 ゾーン(8文字)いっぱいになるまで,スペースを出力する.
GOSUB 文と RETURN 文に関するルーチン
SAVE ML-24 戻り番地をアドレススタックにプッシュする.
RSTR ML-25 戻り番地をアドレススタックからポップする.
配列に関するルーチン
DIM1 ML-26 一次元配列に必要なメモリー量を計算し,メモリーを割り付ける.配列名に先頭番地を保管する.
DIM2 ML-26 二次元配列に必要なメモリー量を計算し,メモリーを割り付ける.配列名に先頭番地を保管する.

中間言語ルーチンの機能

先に示した Tiny BASIC のインタプリタ の構成図中の中間言語ルーチンの機能は,次の通りです.

中間言語のルーチン
EXPR1 I-1 「=」の場合,EXPR をコールする.
EXPR I-1 式の演算を行う.「+」あるいは「-」毎に項(乗算 or 除算で結ばれている式)の計算を行い,最後に合計する.
TERM I-2 数式の項(term)の評価を行うルーチン.まず因子(変数,配列,関数)の評価を行いう.因子との間が「*」であれば乗算,「/」ならば除算を行う.
FACT I-3 因子(factor)は,RND関数かSPACE関数,配列,変数,括弧で囲まれた式のいずれかである.このルーチンでは,それぞれに応じた処理を行う.
RELOP I-4 関係演算子(relational operator)の評価を行うルーチン.演算子に応じて,ルーチンを呼び出す.呼び出すルーチンは,「=」:LIT0,「<」LIT1,「<=」LIT2,「<>」or「><<」LIT3,「>」LIT4,「>=」LIT5 である.
ARRAY I-5 配列名(式)のときは ARRA1 を,配列名(式,式)のときは ARRA2 をコールする.
AVTST I-6 変数/変数の判断を行う.変数であればそのまま戻り,配列であればARRY をコールする.いずれでもない場合はエラー.

中間言語ルーチンの中の機械語ルーチンの機能

算術演算子と論理演算子の処理を行うルーチン
NEG ML-9 データスタックの一番上のデータをポップし,符号を反転(2の補数)し,データスタックにプッシュする.
SADD ML-10A データスタックの二つのデータをポップし,それらを加算する.その結果をデータスタックにプッシュする.
SSUB ML-10B データスタックの二つのデータをポップし,それらを減算する.その結果をデータスタックにプッシュする.
MUL ML-11 データスタックの二つのデータをポップし,それらを乗算する.その結果をデータスタックにプッシュする.
DIV ML-12 データスタックの二つのデータをポップし,それらを除算する.その結果をデータスタックにプッシュする.
LIT15 ML-22 各論理演算子 (=, <, <=, <> or ><, >, >=) のアドレスをデータスタックにプッシュする.実際の論理演算は,CMPR ルーチンで行われる.
配列と関数の処理を行うルーチン
ARRA1 ML-28 一次元配列の要素のアドレスを計算する.添え字の値はデータスタックにある.
ARRA2 ML-28 二次元配列の要素のアドレスを計算する.添え字の値はデータスタックにある.
RANDM ML-31 0—32767の間の乱数を計算する.
SPACE ML-32 データスタックの一番上の値に等しい位置まで,空白を置く.
制御の流れを司るルーチン
TSTN ML-8 数字があるかどうか調べる.数字の場合,二進数に変換し,CY=1 とする.数字以外は,CY=0.
TSTA ML-27 英字の後に「(」があれば,配列とみなし,必要な処理を行う.CY=1 にする.
TSTF ML-30 英字が続いて二つあれば,関数名とみなす.必要な処理を行い,CY=1 とする.
VALUE ML-7B 変数のアドレスをデータスタックからポップする.そのアドレスの値を求め,データスタックにプッシュする.
RETRN ML-35 サブルーチンを終わり,呼び出し元の次の行へ処理を移す.
ERROR ML-36 エラー番号とエラーが起きた行番号を表示する.

ページ作成情報

参考資料

  1. 以下の書籍は BASIC インタプリタの作成方法が細かくかかれており,参考になります.このページはこの書籍の内容を分かりやすく解説します.残念なことに,この書籍は絶版なので,入手は難しいでしょう.
    マイクロコンピュータプログラミング入門 Tiny BASIC インタプリタ (1978年) (コンピュータサイエンス大学講座)
    マイクロコンピュータプログラミング入門 Tiny BASIC インタプリタ (1978年) (コンピュータサイエンス大学講座)

    石田 晴久

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更新履歴

2014年11月13日 ページの新規作成


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