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2018年4月1日日曜日

PDP8のプログラム技法

私がいろいろなプログラム言語で書いたcalのプログラムは, unixのcalのコマンドで印刷されるのと同じものだ.

例えば

cal 2000

とすると, 2000年の12ヶ月のカレンダーが印字される.
                               2000

      January               February               March
Su Mo Tu We Th Fr Sa  Su Mo Tu We Th Fr Sa  Su Mo Tu We Th Fr Sa
                   1         1  2  3  4  5            1  2  3  4
 2  3  4  5  6  7  8   6  7  8  9 10 11 12   5  6  7  8  9 10 11
 9 10 11 12 13 14 15  13 14 15 16 17 18 19  12 13 14 15 16 17 18
16 17 18 19 20 21 22  20 21 22 23 24 25 26  19 20 21 22 23 24 25
23 24 25 26 27 28 29  27 28 29              26 27 28 29 30 31
30 31                                       
       April                  May                   June
Su Mo Tu We Th Fr Sa  Su Mo Tu We Th Fr Sa  Su Mo Tu We Th Fr Sa
                   1      1  2  3  4  5  6               1  2  3
 2  3  4  5  6  7  8   7  8  9 10 11 12 13   4  5  6  7  8  9 10
 9 10 11 12 13 14 15  14 15 16 17 18 19 20  11 12 13 14 15 16 17
16 17 18 19 20 21 22  21 22 23 24 25 26 27  18 19 20 21 22 23 24
23 24 25 26 27 28 29  28 29 30 31           25 26 27 28 29 30
30                                          
        July                 August              September
Su Mo Tu We Th Fr Sa  Su Mo Tu We Th Fr Sa  Su Mo Tu We Th Fr Sa
                   1         1  2  3  4  5                  1  2
 2  3  4  5  6  7  8   6  7  8  9 10 11 12   3  4  5  6  7  8  9
 9 10 11 12 13 14 15  13 14 15 16 17 18 19  10 11 12 13 14 15 16
16 17 18 19 20 21 22  20 21 22 23 24 25 26  17 18 19 20 21 22 23
23 24 25 26 27 28 29  27 28 29 30 31        24 25 26 27 28 29 30
30 31                                       
      October               November              December
Su Mo Tu We Th Fr Sa  Su Mo Tu We Th Fr Sa  Su Mo Tu We Th Fr Sa
 1  2  3  4  5  6  7            1  2  3  4                  1  2
 8  9 10 11 12 13 14   5  6  7  8  9 10 11   3  4  5  6  7  8  9
15 16 17 18 19 20 21  12 13 14 15 16 17 18  10 11 12 13 14 15 16
22 23 24 25 26 27 28  19 20 21 22 23 24 25  17 18 19 20 21 22 23
29 30 31              26 27 28 29 30        24 25 26 27 28 29 30
                                            31

こういうプログラムをpdp-8用に作るための工夫を書いてみたい.

かなり前のことだが, アメリカにJerry Weinbergという心理学者が活躍していて, 私も何回か会ったことがある. 当時プログラムを書くのにトップダウンがいいかボトムアップがいいかという無益な議論があった. その時Jerryが「難しいところから書く」を主張していて, 私と同じ考えの人がいると思った.

というわけで, 一番中心部分のプログラミングから始めよう. 見出しの類いはあとからゆっくり追加すればよい.

まずは各月の第1日の曜日と各月の長さが必要である.

このブログでも何度か述べたように, 1月から12月について次の表が重要になる. (ある月の定数は前の月の定数に前の月の日数を足し, 7による法をとったもの(と等価なもの)だ.)

 
 
1234567819101112
2558361417250


この表とその年の定数から各月の0日の曜日が判る. 2000年の定数は4なので, 例えば2000年8月15日は(4+4+15)mod 7=2で火曜だ. 注意すべきは2000年が閏年だったので, 1月と2月はこの表から1引くことである. 従ってこの表は補正後は, 1,4,5,8,3,... のように始まる.

それに年の定数を足して7の法をとると, 5,1,2,5,0,... になる. すると1月1日は4+1+1=6で土曜である. 1日が土曜だと, 金曜が0, 木曜が-1, 水曜が-2, 火曜が-3, 月曜が-4, 日曜が-5に相当し, 1月の第1週は-5日から始まる. そこから1日ずつ増えて, 1になるのが土曜である. 従って次の図のmon0と書いた表の最上段(1月)に7773, つまり10000-5を入れる. mon0はこのように出来ている. 年の定数が変るとか, 年の定数が同じでも閏年であったりするから, この表の内容は年により違う.





右側にあるmon1の表は, 上から順に各月の日数の負の値である. 日付が順に増えてゆき, 日数を過ぎると表示を空白にしなければならず, それには日数を減算するが, PDP-8には減算がないので, 最初から負数にしてある.

最初のカレンダーの構造からわかるように, このプログラムは大局的には3ヶ月のカレンダーの4回の繰返しである. その1回分は, 1ヶ月の3回の繰返し; 1ヶ月は週の6回の繰返し, 週は日の7回の繰返しなので, 以下のプログラムは4重のループで出来ている.



00行はこのプログラムが八進の200番地から格納することを示す. 02行からmon0pの値をaへ, mon1pの値をbへ置く. 06行から4,6,3,7のカウンタを初期化する. 15行 aの指す内容(今は1月の先頭の日付け)の1未満を調べるため, アキュムレータに-1を置きmon0の値いを足す. それが負なら空白を出力するためl1へ. (0も-1に  なるので, 飛ぶ) 次にこの月の日数を引き(18行), 正になればこれも空白出力へ進む.

日付を出力できる条件を満すと, 21行からそれを出力し26行へ行き日付を進める. 日付の値は負から始まり, 正へ進むが, isz命令は0になった場合, 次の命令をスキップするから, isz命令の次にjmp .+1かnop(7000)を置く.

この後1週間分, つまり7回出力したかを見, そうなら次の月の1週目に進むから, aとbのポインタを進める(31,32行目.) 33行目はそれを3ヶ月やったかの確認で, 3ヶ月済むとまた左端の月に戻るので, 35行目からaとbを3ずつ減らす. これで1行出力したから, 改行する(41行目.)

42行めは6週間のテスト. 市販のカレンダーでは1日が金曜か土曜だと, 30日や31日は23日や24日と一枠を共有するが, calではそうせず, 次の行にするので, 1ヶ月は最大6行になる. その6行が終ったかを調べる.

それが終わると続く3ヶ月に移るので, 44行目からは, aとbを3増やす段取りだ.

 

53行目からは定数や作業場所, 基本的なルーチン類になる. 54行, 57行が上の図のmon0とmon1である. 59行からはカウンタの初期値, 64行からのa, b, c, d, e, fが作業場所になる.

このプログラムの出力が以下だ. 横7文字目, 14文字目の次に縦線を引き, 6行, 12行, 18行の下に横線を引くと, 最初のカレンダーと同じ情報が得られる. 1日がA, 2日がB, 26日がZだから, アルファベット各文字が何番目かを熟知しているひとには, カレンダーとして十分役立つと思われる(^^).

@@@@@@A@@ABCDE@@@ABCD
BCDEFGHFGHIJKLEFGHIJK
IJKLMNOMNOPQRSLMNOPQR
PQRSTUVTUVWXYZSTUVWXY
WXYZ[\][\]@@@@Z[\]^_@
^_@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
@@@@@@A@ABCDEF@@@@ABC
BCDEFGHGHIJKLMDEFGHIJ
IJKLMNONOPQRSTKLMNOPQ
PQRSTUVUVWXYZ[RSTUVWX
WXYZ[\]\]^_@@@YZ[\]^@
^@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
@@@@@@A@@ABCDE@@@@@AB
BCDEFGHFGHIJKLCDEFGHI
IJKLMNOMNOPQRSJKLMNOP
PQRSTUVTUVWXYZQRSTUVW
WXYZ[\][\]^_@@XYZ[\]^
^_@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
ABCDEFG@@@ABCD@@@@@AB
HIJKLMNEFGHIJKCDEFGHI
OPQRSTULMNOPQRJKLMNOP
VWXYZ[\STUVWXYQRSTUVW
]^_@@@@Z[\]^@@XYZ[\]^
@@@@@@@@@@@@@@_@@@@@@

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