続・過去の遺物
いまさらＰＣ-９８０１小手先技巧講座［後編］
フッ……８６なんて… 杉之原名人
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さて、後編です。 第５話：アナログパレットの利用ＰＣ−９８０１Ｖシリーズのあまり使われない機能の中に４０９６色のアナログパレットがあります。私も今までグラフィックツールソフトの他にこの機能を利用したソフトを見たことがありません。が、これも利用しない手はないというもの。ビジネスソフトに、ゲームソフトに、発想次第ではいくらでも応用できることと思います。例えばモノトーンの画面でも、郷愁を誘う微妙なセピア色のワークシートとか目に優しく気持ちの落ちつくグローブグリーンのテキストエディタなど、ちょっとした色使いでかなり面白い効果を出せる場合も多いと思います。また、ゲームなどの分野であっても、重厚なメタリック感覚のキャラクタやリアルな爆発シーンなど大きな効果を期待できます。 それでは早速プログラミングに入りましょう。Ｖシリーズにはハードウェア的に２つのカラーモードが存在します。それぞれ８色グラフィックモード、１６色グラフィックモードと呼ばれ、前者が従来機とのコンパチモード（８色パレット）で後者が今回利用する４０９６色パレットが使用できるモードです。「１６色」というのは、Ｖシリーズ以降の機種はＲＧＢ３画面の他にＩ(ｲﾝﾃﾝｼﾃｨｰ)（＝明度）の画面が追加され、同時１６色表示が可能になったことに由来します。 ＰＣ９８０１のパレットポートはかなり異常でプログラマ泣かせでありまして、ＩＯアドレスが連続しているわけでもなければパレットコードの順に並んでいるわけでもありません。おまけにポートが４バイトしかなく、従来コンパチの８色パレットの場合は上下２つのニブル(4bit)に分割して使用しなければなりません。はっきり言って完璧に人を馬鹿にしています。 幸い４０９６色パレットの設定の場合は８色のときほど苦労はなさそうです。ＩＯポートを【表１】に示します。
さて、パレットの設定の仕方ですが、わずか４バイトのＩＯポートを用いて４０９６色を表現するわけですから、従来のように３ｂｉｔのパレットコードを出力するだけではとても済みません。まずＡ８Ｈにカラーコード（０＝黒〜１５＝明るい白）を出力し、次いでそのコードに割り当てる色をＧＲＢそれぞれ１６段階（４ｂｉｔ）でＡＡＨ，ＡＣＨ，ＡＥＨに出力、設定します。ここで注意することは、ＶＭ２／ＶＦ２のように実際にはインテンシティーＶＲＡＭが載っておらず（オプション）１６色モードに設定しても８色しか使用できない機種の場合は、出力するカラーコードが０及び９〜１５になることです。ちなみにカラーコード８はグレー（灰色）になります。 何はともあれサンプルプログラムを見てみましょう。一目瞭然だと思います。このプログラムを走らせると画面をフェードイン・フェードアウトします。原理は簡単で、グラフィックＶＲＡＭの黒のカラーコードに暗色の白から明色の白へ１５段階でパレットコードを割り当てるわけです。ま、リストを見てください。ただ、このプログラムはＳＬＲ社のオプティマイズアッセンブラで開発してありますので、マイクロソフト社のＭＡＳＭだとエラーを出すかもしれません。そのときは適宜修正してください。
第６話：ちょっとひと休み（ＳＬＲ社製ＯＰＴＡＳＭについて）
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第７話：Ｖ３０の使いこなし以前、零壱症候群第一号で「Ｖ３０の話」をいたしました。ここではその続きを兼ねまして８０８６との差やアッセンブラプログラミングの高速テクニックなどを紹介します。 ●回数指定ＳＨＩＦＴ命令 ８０８６にはＣＬレジスタにより回数を指定するＳＨＩＦＴ命令があることは周知の通りです。１ステップの命令で最大１５回までの任意シフトができるわけですから、定数乗除算やビット編集にはもってこいの命令のように思われます。
確かにソースレベルではまことに便利なのですが、オブジェクトレベルになると話は別です。実行速度がかなり遅くなるのです。８０８６ＣＰＵの場合、レジスタの１回シフトに要するクロックは最低の２クロックですが、回数指定シフトの場合は１回のシフトでも１２クロックもかかってしまうのです。【表．１】を見てください。
ＣＬによる回数指定シフトの場合は、基本８クロックにシフト回数×４クロックを加えた分のクロックを消費します。ですから、ｅｘ．１の場合を計算すると ６×４＋８＝３２ となります。これに対して１回シフト命令を任意回数繰り返した場合は ６×２＝１２ となり、６回シフトする場合は約２.７倍も高速になります。ちなみに２回シフトの場合は４倍、１５回シフトの場合は約２.３倍と、共に回数指定をしない方がずっと高速です。８０８６の場合は回数指定ＳＨＩＦＴ命令の使用は、高速性が必要なく、ビット操作の多用が必要なとき以外は控えるべきでしょう。 以上の話はあくまで８０８６のときのことで、これがＶ３０になるとかなり話は変わってきます。表．２を見ればわかるように、回数指定シフトのクロック数が減っています。
これから計算しますと、７回以上シフトするときは回数指定ＳＨＩＦＴ命令を使用した方が良いことになります。ちょうど７回シフトした場合は共に１４クロックですが、当然サイズの小さい回数指定シフトの方がよいでしょう。これはＶ３０が定数指定によるシフトが可能なためです。８０８６のようにＣＬレジスタによる指定しかできないと、ＣＬレジスタへ回数をロードする手間がかかってしまうので１１回以上シフトしないと元がとれないことになってしまいます。７回以上一度にシフトすることはめずらしいとは思いますが、いちおう憶えておくことをおすすめします。 ●ＤＥＣ，ＩＮＣ命令の不条理 ＤＥＣ，ＩＮＣ命令はＺ８０や６８０９などの８ｂｉｔＣＰＵにも存在するオーソドックスな命令です。もちろん８０８６にもあり、任意の汎用レジスタやメモリの内容を±１することができます。 インテル系ＣＰＵの特徴のひとつであるブロック転送専用命令は、８０８６ではストリング命令として用意されています。ＭＯＶＳ命令がそれで、バイト転送／ワード転送どちらを選択することも自由です。この命令の簡便性、高速性は使用経験ある方は実感済みのことと思います。 ではここで、８０８６のＭＯＶＳ命令の高速性を証明するために、通常のＭＯＶ命令を使用した等価ルーチンとの所要クロックの差を見ていくことにしましょう。
さて、表．３をご覧になればおわかりのように、８０８６のストリング命令を使用した場合としなかった場合では実に約２．５倍もの実行速度の差が生じます。このことは脳裏にしっかりととどめておいてください。たかだか３ワード程度のデータ転送だからといって１ワードずつレジスタを介して転送するよりも、多少の初期設定をしてでもストリング命令を使用した方が高速な場合だって多々あるのです。Ｖ３０ならばなおさらです。 ここでＶ３０のケースがでましたが、【表．３】の括弧内を見れば一目瞭然なように、ストリング命令を使用しない場合でも２５％程度、使用した場合はちょうど２倍も８０８６より高速なのです。このストリング命令の高速化はＶ３０の特徴のひとつでして、ＰＣ９８０１がＶシリーズになってからグラフィックを多用したゲームなどの速度がグ〜ンとアップした理由のひとつはここにあるといってよいでしょう（V-RAMアクセスのウエイトが下がったのも大きいですが）。Ｖ３０プログラマの人はここんとこをうまく利用しましょう。 （※以上はメモリアクセスに際してウエイトがかからないという前提で計算したものです。） |
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●ビットフィールド操作命令 Ｖ３０特有の命令にビットフィールド操作命令があります。これは他の１６ｂｉｔＣＰＵにも類を見ないものです。
(MOV AX,10101B ;AX=WRITEﾃﾞｰﾀ) となります。これを８０８６のコードで書くと、 (MOV AX,10101B ;AX=WRITEﾃﾞｰﾀ) このようになってしまいます。ここでは２バイトにまたがる例でしたが、これが３バイトにまたがる場合だとこんなもんでは済みません。ＩＮＳ命令を使用すれば第２オペランド（アンダーライン部分）を例えば１４にするだけで済みますが、８０８６コードだとさらに複雑になってしまいます。速度は言うに及ばず、平均でも３〜５倍高速化されます。 |
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●ＳＴＯＳ命令の高速性 ＳＴＯＳ命令も知らないと損をする命令のひとつでしょう。どのくらい速いかというと、
この場合、メモリを３２Ｋバイト０でクリアするルーチンになります。ご覧のようにＳＴＯＳ命令をＲＥＰプリフィクスと併用して使用すると８０８６で２．６倍、Ｖ３０で４倍も高速化します。 ＳＴＯＳ命令はメモリを一定のデータで埋める用途以外にはあまり使い道はないように定説化されていますが、数列や演算テーブルの作成など応用はまだまだあると思われます（リピートプリフィクスは使用できませんけ ど）。特にＶ３０の場合はそれによってかなり高速化が図れます。 （※これもメモリアクセスに際してウエイトがかからないという前提で計算したものです。） |
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| ●ビット操作命令
Ｚ８０のプログラミングをされたことのある方はビット操作命令のありがたみがおわかりになると思います。任意１ビットのセット，クリア，テストが１ラインで実現できるのですから。８０８０でこれをやろうとすると大変。シフトやＡＮＤ，ＯＲの連発になります。実は８０８６も８０８０と同様で、任意のビットを操作するには論理演算の連発にならざるを得ません。 Ｖ３０特有命令の中でも光っているもののひとつです。Ｖ３０ニモニックでは、 ｐｕｓｈ Ｒ と表現します。わずか１ラインで８ライン分のＰＵＳＨ／ＰＯＰを行なうのですから嬉しさいっぱい夢いっぱいです。８本の汎用レジスタをもれなく一気にスタックに放り込んだり戻したりしてくれます。さて問題の速度ですが、【表．５】を見てみましょう。
（※これもメモリアクセスに際してウエイトがかからないという前提で計算したものです。） |
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最終話：特に脈絡ありません先日、ＮＥＣからＶ３０の改良型と呼ぶべきＶ３３が発表になりました。１６ＭＨｚで２．８MIPS、１０ＭＨｚのＶ３０に比べ４倍の処理能力といいますからなかなかのものです。物理アドレス空間も１６Ｍバイトになり、内部回路も完全ワイヤードロジックになりました。これによってインテルとの訴訟問題も解決するとのことです。今秋発表のＮＥＣのＰＣ９８０１シリーズの新型にもおそらくＶ３３が載ってくることでしょう。今から楽しみですね。（「心から……」ではないけど） |
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※この原稿は１９９０年頃に書かれたものです。
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ＭＳ−ＤＯＳ用のアッセンブラと言えばマイクロソフト社製のマクロアッセンブラである“ＭＡＳＭ”が有名かつ主流のようです。このＭＡＳＭ。アメリカではすでにバージョン５．０が発売されており、その機能にも磨きがかかってきました。しかし、この独占を許すまじとばかりに、Ｚ８０ＡＳＭで有名な米ＳＬＲ社がＭＳ−ＤＯＳアッセンブラ界に殴り込みをかけてまいりました。その名もオプティマイズアッセンブラ“ＯＰＴＡＳＭ”。そのスペックはというと、ＭＡＳＭ Ｖ５．０完全上位コンパチブル。（実際には『完全』ではないようで、私もＭＡＳＭ用のとあるマクロライブラリを使用した際にエラーを出しまくられまして少々がっかりしました。おそらくバグでしょう。）本当に終わったのか？と思ってしまうような超高速性。（ＭＡＳＭＶ３．０と比べると、なんと１５倍程度。）それでいながら条件ジャンプの自動最適化処理を行なうため、ＮＥＡＲジャンプとＳＨＯＲＴジャンプを使い分ける必要がありません。他にもローカルラベル機能やクロスリファレンサ内臓など、うれしい機能が満載されています。 私は一人で一気にプログラムを組む関係上分割アッセンブルは避けたいわけで、先日も依頼ソフトを完成させたところソースサイズが８０Ｋバイトを越えてしまいました。これ をＭＡＳＭ Ｖ３．０にかけますと、ＲＡＭディスクを使用しているにもかかわらずアッセンブルに２分以上もかかってしまいました。これにしびれを切らした私は大枚３万９８００円（３万５０００円にまけてもらいましたが）をはたいてＯＰＴＡＳＭを購入したのです。結果は驚き、１０秒足らずでアッセンブルが終了しました。その日からアッセンブルが楽しくなったのは言うまでもありません。現在もＯＰＴＡＳＭを愛用していますが、ついこの前、ふとＭＡＳＭの遅さをもう一度実感してみようと思い立ち、開発中の３０Ｋ程度のソースをＭＡＳＭにかけてみたのです。ＯＰＴＡＳＭだと３秒足らずで帰ってきますから、ＭＡＳＭ(V3.0)だと４０秒以上かかる計算になります。ところがそのとき私の見たものは、出るわ出るわのエラーの山でした。ＯＰＴＡＳＭでは“０ ｅｒｒｏｒｓ”と表示されるのに…………そう、オプティマイズの影響とＶ３．０のバグのために発生するものでした。これでおわかりでしょう。私はもうＭＡＳＭを使えない身体になってしまったのです。 また、オブジェクトサイズにも違いが現れます。ＯＰＴＡＳＭの作成したＯＢＪファイルはＭＡＳＭのものよりも小さくなるのです。これはＪＭＰ命令が多く使用されていればいるほどこの差は大きくなります。ＯＰＴＡＳＭは不用なＮＯＰ命令を全く生成しないためです。ＭＡＳＭはＮＥＡＲジャンプ（+127/-128）が２バイト命令、ＳＨＯＲＴジャンプ（+32767/-32768）が３バイト命令であることからパス１実行時にとにかく３バイト確保し、パス２でＮＥＡＲジャンプだと判断されると余分となった３バイト目にＮＯＰを挿入するのです。 現在ＭＡＳＭのＶ５．０は日本国内では販売されていません。しかしこれの上位コンパチのＯＰＴＡＳＭ（Ｖ０．９６）は国内代理店を通して現在販売されております。これは何と言ってもおすすめ品です。私個人にしてみれば腹が立つのですが、現在は定価３３，８００円と６０００円安で販売されております。（私のように発売前から注文をしていると６０００円損したことになってしまいました。ちなみに私の購入したフロッピーのシリアルＮｏ．は「６」でした。おまけにタイトルはボールペンの直筆ですし。） 