ＣＡＳＬII

(since 2000/06)(更新　2009/11/08)

ＴＮＯ_２:ＣＡＳＬII

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情報処理技術者試験に出題されるアセンブリ言語ＣＡＳＬIIの、仕様。
ＣＡＳＬは、平成１３年春より仕様変更され、ＣＡＳＬIIになりました。
2001/5/25、ＣＡＳＬIIの仕様変更が発表されました。命令の追加と、用語の表記変更です。エミュレータも1.03へ、バージョン・アップしています。

ＣＡＳＬIIエミュレータ

小野情報設計では、インストール不要のアセンブラ＆エミュレータ、 Rookを公開しています。
東京理科大学で、ＣＡＳＬIIのＧＵＩ画面の「アセンブラ＆エミュレータ」、 InfoCASLがダウンロード出来ます。ＧＵＩだけあって、ちょっとサイズがでかいです。東京理科大学へは、リンク集から辿ってください。
試験センターからも、ＣＡＳＬIIアセンブラとＣＯＭＥＴIIエミュレータが公開されています。
デバッグ用命令が追加されています。 2009/11/07現在、バージョン2.0が公開されています。
Windows用の自己解凍プログラムの他、 ZIP形式が追加されました。無償ダウンロードが可能ですが、Ｊａｖａ２実行環境(クラス・ファイルとＶＭ)が必要です。 (Javaのバージョンに注意して下さい。指定のバージョンより古くでも、動く可能性はありますが。)

以下は、試験センターの導入の説明です。
Ｊａｖａでのコンパイル自体は必要無いので、ＪＡＶＡのランタイム(ＪＲＥ)が導入済みであれば、Ｊａｖａ２ＳＤＫは無くても構いません。
解凍結果はＶＭで実行するので、機種、ＯＳを選ばない筈です。以前は、ZIP自己解凍の実行プログラムのみだったので、解凍作業自体にはMS-Windowsが必要でした。当ページに掲載していた「他機種、他OSの方は、センターへ要望メールを出しましょう。」のメッセージに賛同された方が多かったのが、現在はzip形式も用意されています。尚、アプレットではないので、ブラウザでは実行出来ません。
ドキュメントはＰＤＦで、AcrobatReaderが必要です。
ＪＡＶＡのランタイム(ＪＲＥ)も、Ｊａｖａ２ＳＤＫも、ＳｕｎのＪａｖａサイトから無償ダウンロード可能です。

MS-WindowsXPで実行する手順は、次の様になります。一部、他のOSについても記述しています。
バージョンアップによって、変化しているかもしれません。詳細は、解凍で出て来るＰＤＦを読んでください。

実行環境の準備
1. ＪＲＥ(又はＪａｖａ２ＳＤＫ)準備
  既にＪＲＥかＳＤＫが有れば、不要。
  詳細は、Ｓｕｎのページで確認してください。
  1. ダウンロード
    でかいので、低速回線の方は、分割方式を選んだ方が良いでしょう。その場合、分割されたファイルを１つに繋いでやる必要があります。
    
    　==>
    Ｊａｖａダウンロード・サイト
  2. インストール
    Ｓｕｎのインストールのページに従って、実施してください。
    後の作業は、ランタイム(ＪＲＥ)が、「C:\Program Files\Java\j2re1.4.2_14」へインストールされていることを想定しています。
2. ＣＡＳＬIIエミュレータ準備
  1. ダウンロード
    自動解凍の実行ファイルです。ダウンロード先は、どのフォルダ(＝ディレクトリ)でも良いです。
    
    　==>
    試験センター
  2. 解凍
    - 自己解凍「.exe」ファイルの場合
      Windowsのみ、解凍可能です。「.exe」ファイルを実行して解凍します。システムの設定によっては、ダウンロード時点で解凍されていることもあるでしょう。
    - 「.zip」ファイルの場合
      ＯＳによって操作が異なりますが、通常は、ターミナル・モードなどでコマンド操作で解凍します。 Linuxでは、「unzip」コマンドで解凍出来ます。詳細は、各ＯＳのマニュアル／ヘルプ／解説書等で調べて下さい。環境によっては、解凍ソフトが必要な場合もあるでしょう。
    解凍で出来たフォルダやファイル群は、移動可能です。 (解凍で出来たcasl2.jar、run.jar、CASL2.batとRUN.bat以外は、必須ではありません。)
    後の作業は、「C:\casl\javaCasl」内へ解凍されていることを想定しています。
  3. プログラム作成用フォルダの用意
    ＣＡＳＬIIプログラムの作成場所を解凍で出来たTestProgramフォルダ以外にする場合、前もって、そのフォルダを作成しておきます。
    後の作業は、「C:\casl\TestBed」内でＣＡＳＬIIプログラムを作成することを想定しています。
  4. バッチ・ファイルの修正
    解凍で出来たTestProgramフォルダの下のバッチ・ファイル(ファイル名「*.bat」)を、修正します。バッチ・ファイルを別フォルダで利用したい場合は、そのフォルダへ複写してから、修正します。
    尚、ここでは、「Javas.bat」は使用しません。
    例)「C:\casl\javaCasl\TestProgram\CASL2.bat」
```
		"D:\Program Files\Java\j2re1.4.2_14\bin\java" -jar C:\casl\javaCasl\casl2.jar %1 %2 %3 %4
		
```
    例)「C:\casl\javaCasl\TestProgram\RUN.bat」
```
		"D:\Program Files\Java\j2re1.4.2_14\bin\java" -jar C:\casl\javaCasl\run.jar %1 %2 %3 %4
		
```
    ディレクトリ名「Program Files」中に空白文字が含まれているため、「"」が必要です。ディレクトリ名に空白文字が含まれていなければ、「"」は不要です。
    後の作業は、「C:\casl\javaCasl\TestProgram」内にバッチ・ファイルを用意していることを想定しています。
  5. バッチ・ファイルの追加
    ついでに、カレント・ディレクトリ(視点)をプログラム作成用フォルダへ移動するバッチ・ファイルを、ユーザ用の設定ディレクトリ内に、作成しておきましょう。
    Windowsの別バージョンやWindows以外では、かなり異なると思います。
    例)「C:\Documents and Settings\ユーザ名\gocasl.bat」
```
		PATH=C:\casl\javaCasl\TestProgram\;%path%
		cd C:\casl\TestBed
		
```
    ファイルのフォルダである「ユーザ名」の箇所は、実際のユーザ名で置換えてください。
    PATHの設定は、バッチ・ファイルのためです。
    プログラム作成用フォルダのドライブが異なる場合は、ドライブを変更する１行を追加してください。 (ドライブが「D:」であれば、「D:」という内容の行を追加。)
ＣＡＳＬIIソース・プログラム作成
前述のプログラム作成用フォルダに、「.cas」という拡張子のファイルで、 NotePad等で作成してください。拡張子より前は、半角英数字８文字以内にしておきます。そうしないと、MS-DOSでのファイル名の入力が困難になります。 (仮に「program.cas」とします。)
(注意:命令コード等は大文字にすること。)
ＣＡＳＬIIアセンブル&実行
Windowsの別バージョンやWindows以外では、かなり異なると思います。
1. コマンド・プロンプト起動
  「スタート」→「ファイル名を指定して実行」→「cmd」入力
  この手順で、コマンド・プロンプトのウインドウが開きます。
  以下のキー入力の英字は、大文字でも小文字でも同じです。 (一応、バッチ・ファイルの指定を大文字にしてあります。)
2. 前述のプログラム作成用フォルダへ、カレント・ディレクトリ(視点)を移動
  バッチ・ファイルを作って有れば、それを実行します。作っていなければ、前述のバッチ・ファイルの内容を手入力します。
  下の例では、「gocasl」(とリターン・キー)のみを入力します。
```
	C:\Documents and Settings\ユーザ名\gocasl
	
```
3. アセンブル
  「program.cas」から「program.obj」を生成します。「.cas」の入力は省略可能です。
```
	C:\casl\TestBed>CASL2 program.cas
	
```
  アセンブル・リストを出力し保存する場合は、次の様に標準出力(通常の画面表示)をリダイレクト(出力先変更)します。 (後で、「program.txt」をWindows下でNotePad等で見ます。)
```
	C:\casl\TestBed>CASL2 program -A>program.txt
	
```
  (注意:エラー発生が判りにくいです。正常終了時に表示されるオブジェクト出力のメッセージを、確認すること。)
4. 実行
  「.obj」の入力は省略可能です。
```
	C:\casl\TestBed>RUN program.obj
	
```
  実行する「.obj」のファイルに未定義のラベルがある場合、対応する「.obj」のファイルを探して、自動的にリンクする様です。
  アセンブル～実行までの過程の中でソース・プログラムを修正する場合は、 Windows下でNotePad等で修正・保存します。その後、アセンブル以下を再実施します。
5. 終了
  MS-DOS環境のウインドウを閉じます。
```
	C:\casl\TestBed>exit
	
```
アセンブル等の詳細は、解凍で出て来るＰＤＦを読んでください。

主な改定のポイント

2001/05/25付けの改訂も含みます。

ハードウェアＣＯＭＥＴⅡの仕様
- 語のビット番号順の変更
  
  最上位
  15 14 … 1 0
  最下位
  一般的な順序にしています。(旧:逆)
- レジスタ群の変更
  - 汎用レジスタ;GR0～GR7(旧:GR0～GR4)
  - 指標レジスタ;GR1～GR7(旧:GR1～GR4)
  - プログラム・レジスタ(PR)
    旧「プログラム・カウンタ(PC)」からの名称変更。
    命令実行中に指し示すアドレスを、実行中の命令のアドレス(;旧)から、実行中の命令の次の命令のアドレス(;新)へ、一般的な形に変更。
    旧２語長命令のみの動作仕様から、１語長命令における動作と矛盾する部分を削除。
  - スタック・ポインタ(SP)を、汎用レジスタ(旧:GR4)から分離・独立
    サブルーチンについて、プログラム・レジスタ(PR)の動作仕様の変更に合せて、 CALL／RET命令での動作を変更。
  - フラグ・レジスタ(FR)の再編(旧:2bit「-,0,+」)
    - OF;Overflow Flag;追加
    - SF;Sign Flag;旧上位ビットと同じ
    - ZF;Zero Flag;旧下位ビットと同じ
- 機械語命令
  - 命令語長の可変長化(旧:固定で２)
    ２語長、あるいは１語長。
    命令と語長の対応は、指定されていません。が、推奨(＝常識)では、アドレス部があるものは２、無いものは１。
  - 元からある命令語の変更
    命令の機能の変更
    - 表記の変更
      LAD(旧:LEA),XOR(旧:EOR)
      ADDA(旧:ADD),SUBA(旧:SUB)
      JUMP(旧:JMP)
    - CALL／RET命令の動作変更
      プログラム・レジスタ(PR)の動作仕様の変更に合せて、スタックへの効果を変更。
    - LD／LAD命令のフラグへの影響の変更
      旧;LEAでフラグ変化
      新;LDでフラグ変化
      これに伴い、ループ・カウントにおいて、旧CASLで常套手段だった「LEA GR1,-1,GR1」でフラグ・チェックしていた方法は、対応する「LAD GR1,-1,GR1」ではフラグが変わらないので、別の方法が必要になりました。恐らく、「SUBA GR1,=1」が使われると思われます。
      (尚、「-1」の部分自体、負数を記述出来ないかもしれません。少なくとも、可能であるという記載は見当たりません。ただし、センターが公開しているエミュレータでは可能です。)
    - 廃止
      旧:JPZ
    (命令コードの変更;エミュレータ作成用の参考データ)
  - 命令語の追加
    SVC(Supervisor Call),NOP(No Operation);旧:拡張仕様
    ADDL(論理加算),SUBL(論理減算)
    JPL(Jump on Plus),JOV(Jump on OVerflow)
  - レジスタ間演算の追加
    次の命令では、従来からの「GRi,adr(,XRj)」形式に加えて、「GRi,GRj」形式が使用可能になりました。
    LD, ADDA,SUBA,ADDL,SUBL, AND,OR,XOR, CPA,CPL
    これに伴い、アドレス部としても使用可能なラベルに、「GR0」～「GR7」を使用出来なくなりました。
  Jump命令の内、JMI,JNZ,JZEは変化していません。
アセンブラ言語ＣＡＳＬIIの仕様
- DC命令の拡張
  １命令で、複数の定数の記述が可能。(旧:１つの定数のみ)
  文字列定数で、半角のアポストロフィー「’」が使用可能になりました。
- ラベル名の変更
  最大長は、8文字(旧:6文字)まで。
  「GR0」～「GR7」が予約語になり、ラベルには使用出来なくなりました。
- オペランド中のアドレスの記述方法の変更
  - オペランド中のアドレスへの10進定数の記述について
    旧では-32768～-1も可能でしたが、新のハードウェアの仕様では0～65535となっており、負数が可能との記載がありません。 (復活の可能性有り。)
    尚、センターが公開しているエミュレータでは、負数も可能でした。又、「DC」命令については旧と同じく、 -32768～32767が標準の記述方法で、その範囲外も可能です。
  - 16進定数とリテラルによる指定の追加。 (旧:10進定数とラベル名のみ)
    補注)「リテラル」は、オペランド中に「=定数」と記述することで、その定数を格納したアドレスを記述したのと同じ効果を得る。 (その定数は、10進定数、16進定数、文字定数(文字列のこと)、ラベル名である。) アセンブルすると、その定数を格納した「DC」命令相当のコードもオブジェクト中に生成される。その領域は同じ定数の「リテラル」として他からもアクセスされるので、内容を書き換えるのは止めた方が良さそう。
- マクロ命令IN、OUTの変更
  入出力領域の最大長は、256文字/レコード(旧:80文字/レコード)。
  汎用レジスタGR0～GR7が保存されることが、仕様に加わりました。
- マクロ命令EXITの削除
  プログラムの実行終了。
  サブルーチンにしてRET命令で帰るか、 Supervisor Callを直接呼出すと思われます。
- マクロ命令RPUSH、RPOPの追加(2001/05/25)
  汎用レジスタGR1～GR7を纏めて、保存と復帰します。 (GR0は含まないことに注意。)
  平成１３年春の試験では、問題中の付記として既に使用されています。
ハードウェアの拡張仕様、他
旧仕様の削除。マイコン応用システム設計に関連する問題だけで出題されている部分は、全て。
SVC(Supervisor Call)とNOP(No Operation)は、「旧」拡張仕様であったものから、「新」本仕様に移行。
割込みは、SVCで代用か？
用語の改訂(2001/05/25)
JISの表記変更に伴って、使用する文字コード表が「JIS X 0201 ラテン文字・片仮名用８ビット符号」になった。
今後、８ビット仮名文字を使用する問題が、出題されるかもしれない。

プログラムの変化の類型

旧「LEA GR0,0」
単純には２語命令の「LAD GR0,0」に置き換えられるが、参考資料を考慮すると、１語命令と推定される次の方法が推奨される。
「SUBA GR0,GR0」
LADに比べ、フラグ効果が変る。
又、同じ効果の類似記法が、他にもある。
旧「LEA GR1,-1,GR1」
単純には「LAD GR1,-1,GR」に置き換えられるが、フラグ効果が変る。
- この命令の結果のフラグを利用しない場合
  このままで良い。
- フラグ効果を利用している場合
  SUBA GR1,=1 ;２の補数表現として扱う場合
  SUBL GR1,=1 ;非負のみの場合
旧「ST GR0,ラベル」＋「??? GR1,ラベル」
「???」＝LD, ADDA,SUBA,ADDL,SUBL, AND,OR,XOR, CPA,CPL
ラベル位置に格納された値を後で使用する場合、元のまま。
ラベル位置に格納された値を後で使用しない場合は、次の様になる。
- 「??? GR1,GR0」
旧「??? GR0,ラベル」＋「ラベル DC 定数」
「???」＝LD, ADDA,SUBA,ADDL,SUBL, AND,OR,XOR, CPA,CPL
ラベル位置に格納された値が変化する場合、元のまま。
ラベル位置に格納された値が変化しない場合は、次の様になる。
- 「??? GR0,=定数」
  「DC」命令の行は、無くなる。
旧「ラベル DC 定数」＋「DC 定数」＋…
ラベル位置から連続する定数の格納は、次の様になる。
- ラベル DC 定数,定数,…

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小野智章(小野情報設計)　
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