page0101 のバックアップ(No.2) - osecpu-wiki

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フロントエンドコードを見てみよう(2)

(by K, 2014.07.23)

(0)

osecpu121dより、osectolsにdumpfrというツールが追加されました。それの紹介みたいなものです。
ちなみに、ここで示されているバイトコードはosecpu122dのもので、将来のバージョンでは改善されている可能性があります。

(1)

app0100_.oseを最初の例にしようと思います。
これはカラーグラデーションのアプリで、昨年のrev1のころはこれが17バイトで書けることですごいと言われましたが、現在のrev2では13バイトになっています。
- なお、ウィンドウサイズの設定を略した「本気バージョン」もあり、それだとなんと9バイトになっています（app0118）。

ソースコードは以下の通りです。
```
#include "osecpu_ask.h"

    Int32s c:R00, x:R01, y:R02;
    api_openWin(256, 256);
//  c = 0;
    for (x = 0; x != 256; x++) {
        for (y = 0; y != 256; y++) {
            api_drawPoint(MODE_COL24, c, x, y);
            c += 0x100;
        }
    }
```
- 少し補足すると、c = 0;がコメントアウトされているのは、OSECPU-VMでは整数レジスタの初期値が0であることが保障されているので、これを省略してバイナリサイズを節約しているのです。
このアプリのフロントエンドコードをバイナリエディタ等で確認すると次のようになっています。
```
      +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +a +b +c
0000: 05 e2 59 09 b0 69 b1 69 b2 45 23 00 9b
```
- この通り間違いなく13バイトなのですが、しかしこれでは少し読みにくいです。
ということで、これを命令ごとに切って表示させてみます。
```
prompt>osectols tool:dumpfr in:app0100_.ose
0000: 05e2            OSECPU-VMアプリの2バイトのシグネチャ
0004: 5_90_9b_0       api_openWin(256, 256);
000a: 6_9b_1          for (R01 = 0; R01 != 256; R01++) { ...
000e: 6_9b_2          for (R02 = 0; R02 != 256; R02++) { ...
0012: 4_5_2_3         api_drawPoint(MODE_COL24, R00, R01, R02);
0016: 0_0_9b          R00 += 0x100;
```
- 上記のダンプリストと比べると、命令の区切りやパラメータが分かりやすくなっています。
- 4回ほど出てくる9bが定数の256を意味しています。rev1→rev2では定数256を表現するために必要なバイトコードが1.5バイトから1.0バイトに変更されたので、グラデーションアプリはそれだけで2バイトも改善されました（4バイトの改善のうちの半分はこの効果によるものです）。
- 命令番号6がfor文を表していることも観察できると思います。

(2)

app0115_.oseを次の例にしようと思います。これは2014年度のキャンプ生がOSECPU-VMの勉強用に作ったものです。
バイナリサイズはわずか19バイトですが、とてもきれいな模様が出ます。

ソースコードは以下の通りです。

#include "osecpu_ask.h"

    Int32s x:R01, y:R02, c:R00;

    api_openWin(256, 256);
    for (y = 0; y != 256; y++) {
        for (x = 0; x != 256; x++) {
            c = x ^ y;
            c *= 0x10101;
            api_drawPoint(MODE_COL24, c, x, y);
        }
    }

フロントエンドバイトコードは次のようになります。
```
prompt>osectols tool:dumpfr in:app0115_.ose
0000: 05e2
0004: 5_90_9b_0       api_openWin(256, 256);
000a: 6_9b_2          for (R02 = 0; R02 != 256; R02++) { ...
000e: 6_9b_1          for (R01 = 0; R01 != 256; R01++) { ...
0012: 4_91_1_0_0      R00 = R01 ^ R02;
0018: 96_0_7510101    R00 *= 0x10101;
0022: 4_5_2_3         api_drawPoint(MODE_COL24, R00, R01, R02);
```
- ここで演算命令を少し詳しく見てみようと思います。
- OSECPU-VMでは、R00 = R01 ^ R02;が3バイトで記述できています。これはすごいのでしょうか。すごくないのでしょうか。
- 同じことをx86でやるとなると、EAX = ECX; EAX ^= EDX;になると思います。これは89_c8 31_d0とかになって、4バイトを要します。
- 同様にR00 *= 0x10101;についても比較してみます。OSECPU-VMは5バイトです。それに対してx86では69_c0_00010101とかになって、6バイトを要します。

(3)

app0103_.oseを次の例にしようと思います。毎度おなじみのbballアプリです。
バイナリサイズはわずか63バイトですが、とてもきれいな模様が出ます。

ちなみにバイナリサイズの比較です。

「はりぼてOS」      350バイト（改良の余地あり、参考記録）
第一世代OSASK       186バイト
TownsOS             185バイト
MSX-DOS/MSX2        140バイト
Human68k+IOCS       116バイト
MS-DOS/NEC PC-9801  114バイト (OSECPU-VM以外での世界最小記録)
OSECPU-VM (rev1)     71バイト
OSECPU-VM (rev2)     63バイト

ソースコードは以下の通りです。

#include "osecpu_ask.h"

%define	L_POINT		LOCAL(0)
LOCALLABELS(1);

//  PLIMM(P01, L_POINT);

DAT_SA(L_POINT, T_UINT8, 16 * 2);
    DB(196, 100, 187,  61, 164,  29, 129,   9,  90,   5);
    DB( 53,  17,  23,  44,   7,  81,   7, 119,  23, 156);
    DB( 53, 183,  90, 195, 129, 191, 164, 171, 187, 139);
    DB(196, 100);
DAT_END();

    Int32s col:R00, x0:R01, y0:R02, x1:R03, y1:R04, i:R05, j:R06;

    for (i = 0; i != 15; i++) {
        REM34(); LMEM0PP(32, R01, T_UINT8, P01); LMEM0PP(32, R02, T_UINT8, P01); // x0, y0.
        PLIMM(P02, L_POINT);
        for (j = -8; j != 8; j++) {
            col = i - j;
            REM34(); LMEM0PP(32, R03, T_UINT8, P02); LMEM0PP(32, R04, T_UINT8, P02); // x1, y1.
            if (col <= 0) { col = 1 - col; }
            if (col <= 7) {
                api_drawLine(MODE_OR, col, x0, y0, x1, y1);
            }
        }
    }

フロントエンドバイトコードは次のようになります。

prompt>osectols tool:dumpfr in:app0103_.ose
0000: 05e2
0004: ae_3_a0_c464bb3da41d81095a053511172c07510777179c35b75ac381bfa4abbb8bc464
0049: 6_8f_5          for (R05 = 0; R05 != 15; R05++) {
004d: b4              R01 = *P01++;
004f: 88_1_0_1        R02 = *P01++;
0054: 4_3_0_2         P02 = &data[0];
0058: 4_6_b8_88_6     for (R06 = -8; R06 != 8; R06++) {
005f: 4_95_5_0_0      R00 = R05 - R06;
0065: b4              R03 = *P01++;
0067: 88_1_0_3        R04 = *P01++;
006c: a5_0_0          if (R00 <= 0) {
0070: 97_0_1          R00 = 1 - R00;
0074: 1               }
0075: a5_0_87         if (R00 <= 7) {
008a: 4_5_3_4         api_drawLine(MODE_OR, R00, R01, R02, R03, R04); }

aeで始まるデータ記述命令を1命令と数えても、14命令しかありません。

(4)

（準備中）

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