YACASL2は、Linux上で動作するオープンソースのCASL II処理系です。CASL IIは情報処理試験で用いられるアセンブラ言語で、次の資料により仕様が公開されています。
試験で使用する情報処理用語・プログラム言語など（2008年10月版）［PDFファイル］ 別紙 1 アセンブラ言語の仕様
YACASL2は、CASL IIアセンブラ言語で記述されたファイルをアセンブルし、仮想マシンCOMET II上で実行します。アセンブルと実行は、連続で行うことも別々に行うことも可能です。 YACASL2の動作はCASL IIの仕様に準拠しているため、情報処理試験の問題をはじめ各種参考書やサイトに記載されたCASL IIのプログラムをそのままアセンブルして実行できます。また、本パッケージ中にCASL IIのサンプルプログラムが多数収録されています。
YACASL2は、「ふつうの処理系」として動作します。ほかの多くのCASL IIエミュレータと違い、デバッガとして動作したり、コンピュータ内部の模式図を表示したりすることはありません。そのかわり、YACASL2は、次のような動作内容をすべてテキストで出力します。
出力された動作内容は、GNU/Linuxのさまざまなツール、たとえばcat、less、grep、wcなどを使って解析できます。
YACASL2の操作は、端末を開いてコマンドを入力・実行することで行います。
YACASL2は、Linux上で動作します。現在動作を確認しているのは、次のディストリビューションです。
インストール時に、tar、gcc、makeが必要です。
YACASL2をインストールするには、Linux上で次の作業をします。
GitHub/j8takagi/YACASL2のダウンロードページから最新版のtgzファイルをダウンロードします（2010年3月6日現在、v0.1のj8takagi-YACASL2-6323ce4.tar.gz）。
続けて、対応するmd5sumフィルをダウンロードします（2010年3月6日現在、j8takagi-YACASL2-6323ce4.tar.gz.md5sum）。
ダウンロードが完了したら、md5sumとdiffで正しくファイルがダウンロードができているかを検証します。
$ md5sum yacasl2.tar.gz | diff -s yacasl2.tar.gz.md5sum -
Files yacasl2.tar.gz.md5sum and - are identical
YACASL2ファイルをダウンロードしたら、次のコマンドで展開します。
$ tar xvzf yacasl2.tar.gz
展開したら、次のコマンドでcasl2、comet2、dumpwordをビルドします。
$ cd yacasl2 $ make make -C src make[1]: Entering directory ‘/home/kazubito/yacasl2/src’ gcc -c -g -Wall -I ../include casl2.c gcc -c -g -Wall -I ../include word.c gcc -c -g -Wall -I ../include hash.c gcc -c -g -Wall -I ../include cerr.c gcc -c -g -Wall -I ../include struct.c gcc -c -g -Wall -I ../include cmd.c gcc -c -g -Wall -I ../include assemble.c gcc -c -g -Wall -I ../include token.c gcc -c -g -Wall -I ../include label.c gcc -c -g -Wall -I ../include macro.c gcc -c -g -Wall -I ../include exec.c gcc -c -g -Wall -I ../include dump.c gcc -g -Wall -I ../include -o ../casl2 casl2.o word.o hash.o cerr.o st ruct.o cmd.o assemble.o token.o label.o macro.o exec.o dump.o gcc -c -g -Wall -I ../include comet2.c gcc -g -Wall -I ../include -o ../comet2 comet2.o word.o hash.o cerr.o struct.o cmd.o exec.o dump.o gcc -c -g -Wall -I ../include dumpword.c gcc -g -Wall -I ../include -o ../dumpword dumpword.o word.o cerr.o make[1]: Leaving directory ‘/home/kazubito/yacasl2/src’
ビルドしたら、次のコマンドが正常に実行できるかを確認します。 正常に実行された場合は、「Hello, World!」と表示されます。
$ ./casl2 as/hello.casl
Hello, World!
次のコマンドを実行すると、正常にビルドできているかどうかを詳細にテストできます。
$ make check
194 / 194 tests passed. Details in /home/kazubito/yacasl2/test/integra
tion/casl2/Test.log
All tests are succeded.
149 / 149 tests passed. Details in /home/kazubito/yacasl2/test/integra
tion/comet2/Test.log
All tests are succeded.
4 / 4 tests passed. Details in /home/kazubito/yacasl2/test/integration
/dumpword/Test.log
All tests are succeded.
環境変数PATHにYACASL2のディレクトリを追加すると、どのディレクトリでもcasl2、comet2、dumpwordを実行できます。
環境変数の設定方法は使っているシェルによって異なります。シェルは、次のコマンドで確認できます。
$ echo $SHELL
/bin/bash
現在もっとも多く使われているシェルは、BASHでしょう。BASHでは、次のコマンドを実行すると環境変数PATHにYACASL2のディレクトリが追加されます。
$ PATH=$PATH:~/yacasl2 && export PATH
シェルの初期設定ファイルに上記のコマンドを追加すれば、今後ログインした後は自動的にどのディレクトリでも casl2、comet2、dumpwordを実行できます。BASHではホームディレクトリにある.bashrcが初期設定ファイルのため、次のコマンドで追加されます。
$ echo ’PATH=$PATH:~/yacasl2 && export PATH’ >>~/.bashrc
YACASL2 は、テキストファイルに記述されたCASLプログラムを処理します。以下の例で用いられるCASLプログラムのファイルは、テキストエディタなどで作成してください。また、インストールしたディレクトリの中にあるasディレクトリからコピーして作成することもできます。
インストール時にコマンド実行の確認に使ったhello.caslは、次のような内容です。CASL IIのマクロ命令OUTは、文字列を出力します。
$ cat hello.casl
MAIN START
OUT OBUF,LEN
RET
OBUF DC ’Hello, World!’
LEN DC 13
END
次のコマンドを実行すると、CASL II のアセンブルと仮想マシン COMET II 上での実行が連続で行われ、文字列が出力されます。
$ casl2 hello.casl
Hello, World!
addl.caslは、3と1の和を求めます。
$ cat addl.casl
;;; ADDL r,adr
MAIN START
LD GR1,A
ADDL GR1,B
RET
A DC 3
B DC 1
END
このプログラムには出力命令がないため、オプションなしで実行した場合には結果が出力されません。
$ casl2 addl.casl
$
実行内容を確認するには、後述のようにCPU 内にあるレジスタやメモリの内容を表示するか、結果を出力するための処理を追加する必要があります。
sum_10.caslは、1から10までの整数の和を求めます。
$ cat sum_10.casl
;;; sum_10.casl
;;; 出力 GR0: 1から10までの整数をすべて加算した値
MAIN START
PUSH 0,GR1
LAD GR0,0 ; GR0を初期化
LD GR1,FST ; GR1に初項を転送
LOOP ADDL GR0,GR1 ; ループ先頭
ADDL GR1,STEP ; GR1 <- GR1 + 公差
CPL GR1,LST ; GR1が末項より大きい場合は終了
JPL FIN ; ↓
JUMP LOOP ; ループ終端
FIN POP GR1
RET
FST DC 1 ; 初項
LST DC 10 ; 末項
STEP DC 1 ; 公差
END
このプログラムも、オプションなしで実行した場合には結果が出力されません。
$ casl2 sum_10.casl
$
casl2の処理途中で行われるアセンブルの結果を表示するには、オプション-aを指定します。また、ラベルとアドレスの対応表を表示するには、オプション-lを指定します。
次のコマンドではhello.caslの、ラベルとアドレスの対応表と、アセンブル結果と、実行結果が表示されます。OUTはアセンブラ命令で複数の機械語命令で構成されているため、命令行1行に対して、複数行のコードが生成されます。
$ casl2 -a -l hello.casl
Assemble hello.casl (0)
Label::::
MAIN.LEN ---> #0020
MAIN ---> #0000
MAIN.OBUF ---> #0013
Assemble hello.casl (1)
hello.casl: 1:MAIN START
hello.casl: 2: OUT OBUF,LEN
#0000 #7001
#0001 #0000
#0002 #7002
#0003 #0000
#0004 #1210
#0005 #0013
#0006 #1220
#0007 #0020
#0008 #F000
#0009 #0002
#000A #1210
#000B #0021
#0021 #000A
#000C #1220
#000D #0022
#0022 #0001
#000E #F000
#000F #0002
#0010 #7120
#0011 #7110
hello.casl: 3: RET
#0012 #8100
hello.casl: 4:OBUF DC 'Hello, World!'
#0013 #0048
#0014 #0065
#0015 #006C
#0016 #006C
#0017 #006F
#0018 #002C
#0019 #0020
#001A #0057
#001B #006F
#001C #0072
#001D #006C
#001E #0064
#001F #0021
hello.casl: 5:LEN DC 13
#0020 #000D
hello.casl: 6: END
Hello, World!
addl.caslの、ラベルとアドレスの対応表と、アセンブル結果は、次のようになります。
$ casl2 -a -l addl.casl
Assemble addl.casl (0)
Label::::
MAIN.A ---> #0005
MAIN.B ---> #0006
MAIN ---> #0000
Assemble addl.casl (1)
addl.casl: 1:;;; ADDL r,adr
addl.casl: 2:MAIN START
addl.casl: 3: LD GR1,A
#0000 #1010
#0001 #0005
addl.casl: 4: ADDL GR1,B
#0002 #2210
#0003 #0006
addl.casl: 5: RET
#0004 #8100
addl.casl: 6:A DC 3
#0005 #0003
addl.casl: 7:B DC 1
#0006 #0001
addl.casl: 8: END
なお、オプション-Aを指定すると、アセンブル結果が表示される時点で処理が終了します。仮想マシンCOMET II での実行は行われません。
YACASL2では実行中のCPUのレジスタとメモリの内容をそれぞれ、-tと-dを指定することで表示できます。
また、-Mで、仮想マシンCOMET II のメモリ容量を語(16 ビット)単位で指定できます。小さいプログラムを実行するときは、メモリ容量を小さくすれば結果が見やすくなります。
addl.caslに必要なメモリ容量は8語のため、次のようにCPUのレジスタとメモリの内容を表示できます。
$ casl2 -t -d -M8 addl.casl | less
Assemble addl.casl (0)
Assemble addl.casl (1)
Executing machine codes
#0000: Register::::
#0000: GR0: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0000: GR1: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0000: GR2: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0000: GR3: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0000: GR4: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0000: GR5: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0000: GR6: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0000: GR7: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0000: SP: 8 = #0008 = 0000000000001000
#0000: PR: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0000: FR (OF SF ZF): 000
#0000: Memory::::
#0000: adr : 0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007
#0000: 0000: 1010 0005 2210 0006 8100 0003 0001 0000
#0002: Register::::
#0002: GR0: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0002: GR1: 3 = #0003 = 0000000000000011
#0002: GR2: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0002: GR3: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0002: GR4: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0002: GR5: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0002: GR6: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0002: GR7: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0002: SP: 8 = #0008 = 0000000000001000
#0002: PR: 2 = #0002 = 0000000000000010
#0002: FR (OF SF ZF): 000
#0002: Memory::::
#0002: adr : 0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007
#0002: 0000: 1010 0005 2210 0006 8100 0003 0001 0000
#0004: Register::::
#0004: GR0: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0004: GR1: 4 = #0004 = 0000000000000100
#0004: GR2: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0004: GR3: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0004: GR4: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0004: GR5: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0004: GR6: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0004: GR7: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0004: SP: 8 = #0008 = 0000000000001000
#0004: PR: 4 = #0004 = 0000000000000100
#0004: FR (OF SF ZF): 000
#0004: Memory::::
#0004: adr : 0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007
#0004: 0000: 1010 0005 2210 0006 8100 0003 0001 0000
addl.caslのレジスタやメモリの中で、実行中に値が変化しているのはGR1だけです。こうした場合は、grepを使って表示される内容を絞り込むことで動作を検証しやすくなります。
$ casl2 -t addl.casl | grep 'GR1:'
#0000: GR1: 0 = #0000 = 0000000000000000
#0002: GR1: 3 = #0003 = 0000000000000011
#0004: GR1: 4 = #0004 = 0000000000000100
この内容を、先に出力したアセンブル結果と引き比べてください。 次の表のように、PRとGR1、命令行が対応していることがわかります。
| PR | GR1 | 命令行
|
| #0000 | #0000
| |
| #0002 | #0003 | LD GR1,A
|
| #0004 | #0004 | ADDL GR1,B
|
grepとtailを組み合わせれば、プログラム終了時の値を表示できます。
$ casl2 -t addl.casl | grep 'GR1:' | tail -1
#0004: GR1: 4 = #0004 = 0000000000000100
$ casl2 -t sum_10.casl | grep 'GR0:' | tail -1
#0010: GR0: 55 = #0037 = 0000000000110111 = '7'
grepとwcを組み合わせれば、プログラムのステップ数を表示できます。
$ casl2 -t hello.casl | grep 'GR1:' | wc -l
11
$ casl2 -t addl.casl | grep 'GR1:' | wc -l
3
sum_10.caslはプログラム内にループがあるため、ステップ数が大きくなります。
$ casl2 -t sum_10.casl | grep 'GR0:' | wc -l
54
casl2に-Oファイル名を指定すると、オブジェクトファイルを作成できます。
$ casl2 -Ohello.o hello.casl
作成されたオブジェクトファイルの内容は、odを使って確認できます。テキストファイルではないため、catなどでは確認できません。
$ od -t x2 hello.o
0000000 7001 0000 7002 0000 1210 0013 1220 0020
0000020 f000 0002 1210 0021 1220 0022 f000 0002
0000040 7120 7110 8100 0048 0065 006c 006c 006f
0000060 002c 0020 0057 006f 0072 006c 0064 0021
0000100 000d 000a 0001
0000106
オブジェクトファイルの実行には、comet2を使います。
$ comet2 hello.o
Hello, World!
CASL IIでは、1語（16ビット）を単位としてデータが処理されます。 dumpwordは、指定した1語を10進数、16進数、2進数で表示します。
$ dumpword 72
72: 72 = #0048 = 0000000001001000 = 'H'
マイナスの数は、次のように指定します。
$ dumpword -- -72
-72: -72 = #FFB8 = 1111111110111000
16進数は、次のように指定します。
$ dumpword '#0048'
#0048: 72 = #0048 = 0000000001001000 = 'H'
YACASL2のas/casl2libディレクトリには、CASL IIで記述されたライブラリファイルが格納されています。
このフォルダには、たとえば次のようなプログラムが含まれています。
3と1の和を求めるaddl.caslで演算結果を出力するには、まずaddl.caslを編集します。CASL IIのCALL命令でOUTLを副プログラムとして呼び出すようにします。
$ cat addl_outl.casl
MAIN START
LD GR1,A
ADDL GR1,B
CALL OUTL
RET
A DC 3
B DC 1
END
変更したらcasl2を、複数のファイルを指定して実行します。
$ casl2 addl_outl.casl ~/yacasl2/as/casl2lib/outl.casl
4
casl2は、引数として指定されたCASLファイルをアセンブルし、仮想マシンCOMET II上で実行します。CASLファイルは、アセンブラ言語CASL IIで記述されたテキストファイルです。引数が指定されない場合は、エラーメッセージを表示して終了します。
$ casl2 hello.casl
副プログラムを呼び出す場合は、複数のCASLファイルを指定することもできます。
$ casl2 addl_outl.casl ~/yacasl2/as/casl2lib/outl.casl
casl2は、次のオプションを指定できます。
comet2は、引数として指定されたオブジェクトファイルを仮想マシンCOMET II上で実行します。オブジェクトファイルは、caslに-oまたは-Oを指定して出力します。
$ comet2 hello.o
引数で指定できるオブジェクトファイルは1つだけです。引数が指定されない場合は、エラーメッセージを表示して終了します。複数の引数を指定した場合、2番目以降の引数は無視されます。
comet2は、次のオプションを指定できます。
dumpwordは、引数として指定された数値を、整数、#0000〜#FFFFの範囲の16進数、2進数で表示します。文字の組に該当する場合は、「 = 」のうしろに文字が表示されます。引数は、10進数または先頭に「#」の付いた16進数で指定します。表示される整数は、オプションにより-32,768〜32,767または0〜65,535の範囲です。オプションなしの場合は、-32,768〜32,767です。
$ dumpword 10
引数で指定できる1つだけです。引数が指定されない場合は、使い方を表示して終了します。複数の引数を指定した場合、2番目以降の引数は無視されます。
dumpwordは、次のオプションを指定できます。
入力された整数を絶対値に変換して出力
なし
;;; ABSを呼び出す
MAIN START
LAD GR2,0
MLOOP CPA GR2,MLEN
JZE MFIN
LD GR1,MVAL,GR2
CALL OUTA
CALL ABS
JOV PUTOV
JMI PUTM
OUT PLUS,=1
JUMP PUTD
PUTM OUT MINUS,=1
JUMP PUTD
PUTOV OUT OV,=2
PUTD CALL OUTA
OUT SEP,MLEN
LAD GR2,1,GR2
JUMP MLOOP
MFIN RET
MVAL DC 12,-12,1,-1,32767,-32767,0,-32768
MLEN DC 8
SEP DC '--------'
PLUS DC '+'
MINUS DC '-'
OV DC 'OV'
END
../../../../casl2 abs.casl ../../../../as/casl2lib/outa.casl 12 + 12 -------- -12 - 12 -------- 1 + 1 -------- -1 - 1 -------- 32767 + 32767 -------- -32767 - 32767 -------- 0 + 0 -------- -32768 OV -32768 --------
32ビットの値を、連続する2語の領域に格納
MAIN START
LAD GR1,A
LAD GR2,B
CALL ADDL32
LD GR2,GR0
LD GR1,1,GR2
CALL OUTL
LD GR1,0,GR2
CALL OUTL
RET
A DC 6,10
B DC 2,65530
END
4 9
なし
-32,767〜32,767の範囲にある整数の割算（筆算方式）を行う
0〜65,535の範囲にある整数の割算（筆算方式）を行う
なし
MAIN START
BEGIN LAD GR1,101
LAD GR2,10
CALL DIVL
RET
END