page0100 のバックアップ(No.4)

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フロントエンドコードを見てみよう

• (by K, 2014.07.16)

(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osecpu121d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。
  
• 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 0b b0 61 bb 62 bb 45 23 00 bb

  • 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_bb_0       api_openWin(256, 256);
  000a: 6_1_bb          for (R01 = 0; R01 != 256; R01++) { ...
  000e: 6_2_bb          for (R02 = 0; R02 != 256; R02++) { ...
  0012: 4_5_2_3         api_drawPoint(MODE_COL24, R00, R01, R02);
  0016: 0_0_bb          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bb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_bb_0       api_openWin(256, 256);
  000a: 6_2_bb          for (R01 = 0; R01 != 256; R01++) { ...
  000e: 6_1_bb          for (R02 = 0; R02 != 256; R02++) { ...
  0012: 4_91_2_0_0      R00 = R01 ^ R02;
  0018: 96_2_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)

• app0116_.oseを次の例にしようと思います。これも2014年度のキャンプ生がOSECPU-VMで関数呼び出しの勉強用に作ったものです。
• バイナリサイズはわずか85バイトですが、Cカーブが再帰深さを変えつつ表示されます。
  
  （gifアニメです。再読み込みすれば最初から見られると思います。）
• ソースコードは以下の通りです。

  #include "osecpu_ask.h"
  
  #define L_func      LOCAL(0)
  LOCALLABELS(1);
  
  #define func(x1, y1, x2, y2, c)  R00=c; R01=x1; R02=y1; R03=x2; R04=y2;  CALL(L_func);
    // main
    do {
      Int32s ax:R01, ay:R02, bx:R03, by:R04, count:R00;
   
      for (count = 0; count != 13; count++) {
        api_openWin(768, 768);
        func(256, 256, 512, 256, count);
        func(512, ay,  bx,  512, count);
        func(ax,  512, 256, by,  count);
        func(256, ay,  bx,  256, count);
        api_sleep(0, 1024);
      }
    }
    api_end();
  
  beginFunc(L_func);
    do {
      Int32s ax:R01, ay:R02, bx:R03, by:R04, count:R00;
      Int32s ux:R05, uy:R06, tx:R07, ty:R08;
     
      count--;
     
      if (count >= 0) {
        // ux = (by - ay + ax + bx) / 2;
        // uy = (ax - bx + ay + by) / 2;
        tx = ax + by; ty = bx - ay;
        ux = tx + ty; uy = tx - ty;
        ux /= 2; uy /= 2;
        tx = bx; ty = by;
        func(ax, ay, ux, uy, count);
        func(ux, uy, tx, ty, count);
      } else {
        // count = -1;
        api_drawLine(MODE_COL3, count, ax, ay, bx, by);
      }
    }
  endFunc();

  • ソースコードは43行あります。これが85バイトになるということは、1行あたり2バイト程度になっているということです。・・・コメントや空行もあるので、まあそんなものかもしれません。
• 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:app0116_.ose
  0000: 05e2
  0004: 6_0_8d             for (R00 = 0; R00 != 13; R00++) {
  0008: 5_90_e300_0        api_openWin(768, 768);
  0010: 2_bb_1             R01 = 256;
  0014: 2_bb_2             R02 = 256;
  0018: 2_d98_3            R03 = 512;
  001d: 2_bb_4             R04 = 256;
  0021: be_1               CALL(L_func);
  0024: 2_d98_1            R01 = 512;
  0029: 2_d98_4            R04 = 512;
  002e: be_1               CALL(L_func);
  0031: 2_d98_2            R02 = 512;
  0036: 2_bb_3             R03 = 256;
  003a: be_1               CALL(L_func);
  003d: 2_bb_1             R01 = 256;
  0041: 2_bb_4             R04 = 256;
  0045: be_1               CALL(L_func);
  0048: 5_89_0_d99         api_sleep(0, 1024);
  004f: bc                 beginFunc(L_func);
  0051: 0_6_bf             R00--;
  0055: a2_2_0             if (count >= 0) { ...
  0059: 4_0_4_6_87         （以下省略）
  005f: 4_95_6_b5_88
  0067: 4_0_5_0_5
  006c: 4_95_4_6_6
  0072: 99_5_1
  0076: 99_3_1
  007a: 2_b5_9b
  007f: 2_b6_9c
  0084: 2_b5_3
  0088: 2_b5_4
  008c: be_0
  008f: 2_b3_1
  0093: 2_b3_2
  0097: 2_b7_3
  009b: 2_b7_4
  009f: be_0
  00a2: 3_2
  00a4: 1
  00a5: 4_5_3_0
  00a9: 1

• 最初の引数の設定のところで、R01 = 256; R02 = 256;という記述がありますが、これはR01 = 256; R02 = R01;のほうが短くなるような気がします。この手の最適化をすべて適用してみると80バイトになってしまいました！

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