1 \input texinfo @c -*-texinfo-*-
4 @documentlanguage ja_JP
6 @setfilename yacasl2.info
7 @documentencoding UTF-8
8 @settitle YACASL2 - CASL II 処理システム
9 @firstparagraphindent insert
17 Copyright @copyright{} 2010-2021 j8takagi
20 @dircategory Programming
22 * YACASL2: (yacasl2.info). CASL II 処理システム
23 * casl2: (yacasl2.info)casl2 invocation. casl2の呼び出し
24 * comet2: (yacasl2.info)comet2 invocation. comet2の呼び出し
25 * dumpword: (yacasl2.info)dumpword invocation. dumpwordの呼び出し
30 @subtitle コマンドラインインターフェイスで動作するオープンソースのCASL II処理システム
35 @node Top, Overview, (dir), (dir)
38 * Overview:: YACASL2の概要
39 * Sample usage:: YACASL2の使用例
40 * casl2 invocation:: casl2の呼び出し
41 * comet2 invocation:: comet2の呼び出し
42 * dumpword invocation:: dumpwordの呼び出し
45 --- The Detailed Node Listing ---
49 * Simple output:: 実行結果の出力だけを表示
50 * Assemble result:: アセンブル結果の確認
51 * Register and memory:: 実行時のレジスタとメモリを表示
52 * Only assemble:: アセンブルと実行を別に行う
53 * Analyze word:: 1語の解析
54 * Use CASL2LIB:: CASL2ライブラリの使用
58 * Register specify:: 特定のレジスタを表示
60 * Step count:: プログラムのステップ数を表示
67 @node Overview, Sample usage, Top, Top
70 YACASL2は、UNIXやLinuxのコマンドラインインターフェイスで
71 動作するオープンソースのCASL II処理システムです。
72 CASL IIは情報処理試験で用いられるアセンブラ言語で、
79 @uref{https://www.jitec.ipa.go.jp/1_13download/shiken_yougo_ver4_2.pdf, 情報処理技術者試験 情報処理安全確保支援士試験 試験で使用する情報技術に関する用語・プログラム言語など Ver 4.2}[PDFファイル]
87 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、
89 アセンブルと実行は、連続で行うこともできますし、
90 アセンブル結果をファイルに保存してあとから実行することもできます。
91 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
92 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
94 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。
96 YACASL2は、「ふつうの処理系」として動作します。
97 YACASL2の操作は、端末上のコマンドラインインターフェイス(CLI)で操作します。
98 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。
115 YACASL2では、機械コードモニターを使い、動作中のCPUやメモリーを調べたりデバッグしたりすることもできます。
117 また、出力された動作内容は、GNU/Linuxのさまざまなコマンド、
118 たとえば、@command{cat}、@command{less}、@command{grep}、@command{wc}などを使って解析できます。
122 @node Sample usage, casl2 invocation, Overview, Top
124 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。
125 以下の例で用いられるCASLプログラムのファイルは、
126 テキストエディタなどで作成するか、インストールしたディレクトリの
127 中にある@file{as}ディレクトリからコピーしてください。
130 * Simple output:: 実行結果の出力だけを表示
131 * Assemble result:: アセンブル結果の確認
132 * Register and memory:: 実行時のレジスタとメモリを表示
133 * Only assemble:: アセンブルと実行を別に行う
134 * Analyze word:: 1語の解析
135 * Use CASL2LIB:: CASL2ライブラリの使用
138 @node Simple output, Assemble result, Sample usage, Sample usage
139 @section 実行結果の出力だけを表示
141 インストール時にコマンド実行の確認に使った@file{hello.casl}は、次のような内容です。
142 CASL IIのマクロ命令OUTは、文字列を出力します。
145 $ @kbd{cat hello.casl}
149 OBUF DC 'Hello, World!'
154 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。
157 $ @kbd{casl2 hello.casl}
161 @file{addl.casl}は、3と1の和を求めます。
164 $ @kbd{cat addl.casl}
175 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。
178 $ @kbd{casl2 addl.casl}
182 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。
184 @node Assemble result, Register and memory, Simple output, Sample usage
187 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@option{-a}を指定します。
188 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@option{-l}を指定します。
190 次のコマンドでは@file{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。
191 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。
194 $ @kbd{casl2 -a -l hello.casl}
196 Assemble hello.casl (0)
203 Assemble hello.casl (1)
204 hello.casl: 1:MAIN START
205 hello.casl: 2: OUT OBUF,LEN
228 hello.casl: 4:OBUF DC 'Hello, World!'
242 hello.casl: 5:LEN DC 13
248 @file{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。
251 $ @kbd{casl2 -a -l addl.casl}
253 Assemble addl.casl (0)
261 Assemble addl.casl (1)
262 addl.casl: 1:;;; ADDL r,adr
263 addl.casl: 2:MAIN START
264 addl.casl: 3: LD GR1,A
267 addl.casl: 4: ADDL GR1,B
270 addl.casl: 5: ST GR1,C
284 なお、オプション@option{-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。
285 仮想マシンCOMET IIでのプログラム実行はされません。
287 @node Register and memory, Only assemble, Assemble result, Sample usage
288 @section 実行時のレジスタとメモリを表示
290 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、@option{-t}と@option{-d}を指定することで表示できます。
292 また、@option{-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。
293 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。
296 * Register specify:: 特定のレジスタを表示
298 * Step count:: プログラムのステップ数を表示
301 @file{addl.casl}では、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。
304 $ @kbd{casl2 -t -d -M16 addl.casl | less}
306 Assemble addl.casl (0)
308 Assemble addl.casl (1)
310 Executing machine codes
312 #0000: GR0: 0 = #0000 = 0000000000000000
313 #0000: GR1: 0 = #0000 = 0000000000000000
314 #0000: GR2: 0 = #0000 = 0000000000000000
315 #0000: GR3: 0 = #0000 = 0000000000000000
316 #0000: GR4: 0 = #0000 = 0000000000000000
317 #0000: GR5: 0 = #0000 = 0000000000000000
318 #0000: GR6: 0 = #0000 = 0000000000000000
319 #0000: GR7: 0 = #0000 = 0000000000000000
320 #0000: SP: 16 = #0010 = 0000000000010000
321 #0000: PR: 0 = #0000 = 0000000000000000
322 #0000: FR (OF SF ZF): 000
324 #0000: adr : 0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 0008 0009 000A 000B 000C 000D 000E 000F
325 -------------------------------------------------------------------------------------
326 #0000: 0000: 1010 0007 2210 0008 1110 0009 8100 0003 0002 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
329 #0002: GR0: 0 = #0000 = 0000000000000000
330 #0002: GR1: 3 = #0003 = 0000000000000011
331 #0002: GR2: 0 = #0000 = 0000000000000000
332 #0002: GR3: 0 = #0000 = 0000000000000000
333 #0002: GR4: 0 = #0000 = 0000000000000000
334 #0002: GR5: 0 = #0000 = 0000000000000000
335 #0002: GR6: 0 = #0000 = 0000000000000000
336 #0002: GR7: 0 = #0000 = 0000000000000000
337 #0002: SP: 16 = #0010 = 0000000000010000
338 #0002: PR: 2 = #0002 = 0000000000000010
339 #0002: FR (OF SF ZF): 000
341 #0002: adr : 0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 0008 0009 000A 000B 000C 000D 000E 000F
342 -------------------------------------------------------------------------------------
343 #0002: 0000: 1010 0007 2210 0008 1110 0009 8100 0003 0002 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
346 #0004: GR0: 0 = #0000 = 0000000000000000
347 #0004: GR1: 5 = #0005 = 0000000000000101
348 #0004: GR2: 0 = #0000 = 0000000000000000
349 #0004: GR3: 0 = #0000 = 0000000000000000
350 #0004: GR4: 0 = #0000 = 0000000000000000
351 #0004: GR5: 0 = #0000 = 0000000000000000
352 #0004: GR6: 0 = #0000 = 0000000000000000
353 #0004: GR7: 0 = #0000 = 0000000000000000
354 #0004: SP: 16 = #0010 = 0000000000010000
355 #0004: PR: 4 = #0004 = 0000000000000100
356 #0004: FR (OF SF ZF): 000
358 #0004: adr : 0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 0008 0009 000A 000B 000C 000D 000E 000F
359 -------------------------------------------------------------------------------------
360 #0004: 0000: 1010 0007 2210 0008 1110 0009 8100 0003 0002 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
363 #0006: GR0: 0 = #0000 = 0000000000000000
364 #0006: GR1: 5 = #0005 = 0000000000000101
365 #0006: GR2: 0 = #0000 = 0000000000000000
366 #0006: GR3: 0 = #0000 = 0000000000000000
367 #0006: GR4: 0 = #0000 = 0000000000000000
368 #0006: GR5: 0 = #0000 = 0000000000000000
369 #0006: GR6: 0 = #0000 = 0000000000000000
370 #0006: GR7: 0 = #0000 = 0000000000000000
371 #0006: SP: 16 = #0010 = 0000000000010000
372 #0006: PR: 6 = #0006 = 0000000000000110
373 #0006: FR (OF SF ZF): 000
375 #0006: adr : 0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 0008 0009 000A 000B 000C 000D 000E 000F
376 -------------------------------------------------------------------------------------
377 #0006: 0000: 1010 0007 2210 0008 1110 0009 8100 0003 0002 0005 0000 0000 0000 0000 0000 0000
380 @node Register specify, End value, Register and memory, Register and memory
381 @subsection 特定のレジスタを表示
383 @file{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。
384 こうした場合は、@command{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。
387 $ @kbd{casl2 -t addl.casl | grep 'GR1:'}
388 #0000: GR1: 0 = #0000 = 0000000000000000
389 #0002: GR1: 3 = #0003 = 0000000000000011
390 #0004: GR1: 5 = #0005 = 0000000000000101
391 #0006: GR1: 5 = #0005 = 0000000000000101
394 この内容を、先に出力したアセンブル結果と比較してください。
395 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。
397 @multitable @columnfractions .3 .3 .4
398 @item PR @tab GR1 @tab 命令行
407 @tab @code{ADDL GR1,B}
413 @node End value, Step count, Register specify, Register and memory
414 @subsection プログラム終了時の値を表示
416 @command{grep}と@command{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。
418 @file{addl.casl}でプログラム終了時のGR1の値を確認するには、次のようにします。
421 $ @kbd{casl2 -t addl.casl | grep 'GR1:' | tail -1}
422 #0006: GR1: 5 = #0005 = 0000000000000101
425 @file{sum_10.casl}は、1から10までの整数の和を求め、GR2に格納してからメモリにストア(書き込み)します。
428 $ @kbd{cat sum_10.casl}
430 ;;; 1から10までの整数をすべて加算した値をメモリーに格納する
432 XOR GR2,GR2 ; GR2を初期化
433 LD GR1,FST ; GR1に初項をメモリーから転送
434 LOOP ADDL GR2,GR1 ; ループ先頭。GR2 <- GR2 + GR1
435 ADDL GR1,STEP ; GR1 <- GR1 + 公差
436 CPL GR1,LST ; GR1が末項より大きい場合は終了
439 FIN ST GR2,RST ; GR2の結果をメモリーに転送
448 @file{sum_10.casl}でプログラム終了時のGR2の値を確認するには、次のようにします。
451 $ @kbd{casl2 -t sum_10.casl | grep 'GR2:' | tail -1}
452 #000E: GR2: 55 = #0037 = 0000000000110111 = '7'
455 @node Step count, , End value, Register and memory
456 @subsection プログラムのステップ数を表示
458 @command{grep}と@command{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。
461 $ @kbd{casl2 -t hello.casl | grep 'GR1:' | wc -l}
466 $ @kbd{casl2 -t addl.casl | grep 'GR1:' | wc -l}
470 @file{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。
473 $ @kbd{casl2 -t sum_10.casl | grep 'GR2:' | wc -l}
477 @node Only assemble, Analyze word, Register and memory, Sample usage
478 @section アセンブルと実行を別に行う
480 @command{casl2}に@option{-O}@file{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。
483 $ @kbd{casl2 -Ohello.o hello.casl}
486 作成されたオブジェクトファイルの内容は、@command{od}を使って確認できます。
487 テキストファイルではないため、@command{cat}などでは確認できません。
490 $ @kbd{od -t x2 hello.o}
491 0000000 7001 0000 7002 0000 1210 0013 1220 0020
492 0000020 f000 0002 1210 0021 1220 0022 f000 0002
493 0000040 7120 7110 8100 0048 0065 006c 006c 006f
494 0000060 002c 0020 0057 006f 0072 006c 0064 0021
495 0000100 000d 000a 0001
499 オブジェクトファイルの実行には、@command{comet2}を使います。
502 $ @kbd{comet2 hello.o}
506 @node Analyze word, Use CASL2LIB, Only assemble, Sample usage
509 CASL IIでは、1語(1 word、16ビット)を単位としてデータが処理されます。
510 @command{dumpword}は、指定した1語を10進数、16進数、2進数で表示します。
514 72: 72 = #0048 = 0000000001001000 = 'H'
517 @node Use CASL2LIB, , Analyze word, Sample usage
518 @section CASL2ライブラリの使用
520 YACASL2の@file{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。
522 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。
527 GR1に格納された値を、0以上65535以下の整数として出力します。
531 GR1に格納された値を、-32767以上32767以下の整数として出力します。
535 GR1とGR2に格納された値を0以上65535以下の整数と見なし、積をGR3に格納します。
539 GR1とGR2に格納された値を0以上65535以下の整数と見なし、商をGR3、剰余をGR0に格納します。
544 3と1の和を求める@file{addl.casl}で演算結果を出力するには、まず@file{addl.casl}を編集します。
545 CASL IIの@command{CALL}命令で@command{OUTL}を副プログラムとして呼び出します。
548 $ @kbd{cat addl_outl.casl}
559 変更したら@command{casl2}を、複数のファイルを指定して実行します。
562 $ @kbd{casl2 addl_outl.casl ~/yacasl2/as/casl2lib/outl.casl}
566 @node casl2 invocation, comet2 invocation, Sample usage, Top
567 @chapter @command{casl2}の呼び出し
576 @command{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。
577 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。
578 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。
581 $ @kbd{casl2 hello.casl}
584 複数のCASLファイルを指定することで、副プログラムを呼び出すこともできます。
587 $ @kbd{casl2 addl_outl.casl ~/yacasl2/as/casl2lib/outl.casl}
592 @command{casl2}は、次のオプションを指定できます。
605 <プログラム名>.<ラベル名> ---> <アドレスの16進数表現>
610 @option{-l}と同じ形式でラベルの一覧を表示します。
611 表示後、ほかの作業は続行せず、終了します。
614 @itemx --assembledetail
615 アセンブル詳細結果を表示し、ほかの作業を続行します。
618 @itemx --assembledetailonly
622 @itemx --assembleout<OBJECTFILE>
623 アセンブル結果をオブジェクトファイル@file{<OBJECTFILE>}に出力し、ほかの作業を続行します。
624 出力されたオブジェクトファイルは、@command{comet2}で実行できます。
625 オブジェクトファイルを指定しない場合、出力先は@file{a.o}です。
626 オブジェクトファイルは1つだけ指定できます。
628 @item -O[<OBJECTFILE>]
629 @itemx --assembleoutonly[<OBJECTFILE>]
630 アセンブル結果をオブジェクトファイル@file{<OBJECTFILE>}に出力し、終了します。
631 出力されたオブジェクトファイルは、@command{comet2}で実行できます。
632 オブジェクトファイルを指定しない場合、出力先は@file{a.o}です。
633 オブジェクトファイルは1つだけ指定できます。
637 @itemx --tracearithmetic
638 プログラム実行中のレジスタの値を次の形式で表示します。
641 <PR値の16進数表現>: <レジスタ>: <値の10進数表現> =
642 <値の16進数表現> = <値の2進数表現>[ ='文字']
647 @code{<PR値の16進数表現>}と@code{<レジスタ>}、@code{<値の16進数表現>}は、4けたの16進数で表されます。
648 @code{<PR値の16進数表現>}と@code{<値の16進数表現>}には、先頭に@code{#}が付きます。
649 範囲は@code{#0000}から@code{#FFFF}です
652 @code{<値の10進数表現>}は符号の付いた10進数です。
656 @code{<値の2進数表現>}は、16けたの2進数で表されます。
657 範囲は、@code{0000000000000000}から@code{1111111111111111}です
660 @code{[ ='文字']}は、レジストリの値が「文字の組」の範囲に含まれる場合に表示されます。
663 表示されるレジスタには、次の種類があります。
666 @item GR0 GR1 GR2 GR3 GR4 GR5 GR6 GR7
682 #0002: GR1: 3 = #0003 = 0000000000000011
686 @itemx --tracelogical
687 @option{-t}と同じように、プログラム実行中のレジスタの値を表示します。
688 ただし@option{-t}と異なり、@code{<値の10進数表現>}は符号の付かない10進数です。
695 @item -M <MEMORYSIZE>
696 @itemx --memorysize <MEMORYSIZE>
697 アセンブルおよび実行時のメモリサイズ@option{<MEMORYSIZE>}を0から65535の範囲で指定します。
701 @itemx --clocks <CLOCKS>
702 実行時のクロック周波数@option{<CLOCKS>}を0より大きい整数で指定します。
703 指定しない場合、クロック周波数は5000000です。
707 @command{casl2}のバージョンを表示して終了します。
711 @command{casl2}の使用方法を表示して終了します。
714 @node comet2 invocation, dumpword invocation, casl2 invocation, Top
715 @chapter @command{comet2}の呼び出し
724 @command{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。
725 オブジェクトファイルは、@command{casl}に@option{-o}または@option{-O}を指定して出力します。
728 $ @kbd{comet2 hello.o}
731 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。
732 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。
733 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。
737 @command{comet2}は、次のオプションを指定できます。
743 @itemx --tracearithmetic
744 プログラム実行中のレジスタの値を次の形式で表示します。
745 @code{<値の10進数表現>}は符号の付いた10進数です。
749 <PR値の16進数表現>: <レジスタ>: <値の10進数表現> = <値の16進数表現> = <値の2進数表現>[ ='文字']
754 @code{<PR値の16進数表現>}と@code{<値の16進数表現>}は、先頭に@code{#}が付いた4けたの16進数で表されます。
755 範囲は、@code{#0000}から@code{#FFFF}です
758 @code{<値の2進数表現>}は、16けたの2進数で表されます。
759 範囲は、@code{0000000000000000}から@code{1111111111111111}です
762 @code{[ ='文字']}は、レジストリの値が「文字の組」の範囲に含まれる場合に表示されます。
768 #0002: GR1: 3 = #0003 = 0000000000000011
771 表示されるレジスタには、次の種類があります。
774 @item GR0 GR1 GR2 GR3 GR4 GR5 GR6 GR7
788 @itemx --tracelogical
789 @option{-t}と同じように、プログラム実行中のレジスタの値を表示します。
790 ただし、@option{-t}と異なり、@code{<値の10進数表現>}は符号の付かない10進数です。
797 @item -M <MEMORYSIZE>
798 @itemx --memorysize <MEMORYSIZE>
799 実行時のメモリサイズ@option{<MEMORYSIZE>}を0から65535の範囲で指定します。
803 @itemx --clocks <CLOCKS>
804 実行時のクロック周波数@option{<CLOCKS>}を0より大きい整数で指定します。
809 @command{comet2}のバージョンを表示して終了します。
813 @command{comet2}の使用方法を表示して終了します。
816 @node dumpword invocation, , comet2 invocation, Top
817 @chapter @command{dumpword}の呼び出し
826 @command{dumpword}は引数として指定された数値を、整数、#0000から#FFFFまでの範囲の16進数、2進数で表示します。
827 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。
828 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。
829 表示される整数は、オプションにより符号付きか符号なしかを指定します。
831 整数の範囲は、符号付きの場合は-32768以上32767以下、符号なしの場合は0以上65535以下です。
835 10: 10 = #000A = 0000000000001010 = '\n'
838 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。
839 複数の引数を指定した場合、1つ目の引数だけが表示され、2つ目以降の引数は無視されます。
843 マイナスの数や16進数はシェルの仕様により、そのままでは指定できません。
845 マイナスの数を指定するときは、次のように@option{--}を付けます。
848 $ @kbd{dumpword -- -72}
849 -72: -72 = #FFB8 = 1111111110111000
852 先頭に「#」を付けて16進数を指定するときは、次のように「'」で囲みます。
855 $ @kbd{dumpword '#0048'}
856 #0048: 72 = #0048 = 0000000001001000 = 'H'
861 @command{dumpword}は、次のオプションを指定できます。
867 出力される整数の範囲を-32,768以上32,767以下にします。
872 出力される整数の範囲を0以上65,535以下にします。
876 @command{dumpword}のバージョンを表示して終了します。
880 @command{dumpword}の使用方法を表示して終了します。