九州工業大学研究報告(工学)Nu37]978年9月 115
マイクロプログラミング言語MPL200/H
〔昭和53年5月31日 原稿受付)
情報工学教室重松保弘
飯 野 秀 政 安 在 弘 幸
AMicroprograrnming Lang岨ge MPL200/1工
by Yasuhiro SHIGEMATSU IJidenlasa IINO
Hiroyuki ANZAI
ABSTRACT
Alligh level micropTogranlrlling lallguage MPL 200/Il for FACOM U−200 L ls designed and developed. MPL 200/II, refined language of h IPL 200、 is a microprogramming・system descrip・
tion lallguage, and has several featしlres as follo、vs.
First, suitable for describilユg emulators or sp巳cial purlコose machines. Secolld, structured
pl ogramlllillg for control flow is avallable. Tllird, writable without collsidering micro・parallel・iSI11.
By using MPL200/II,the time rleeded for coding alld debuggillg call be reduced. Moreover、
effective object microprograms are obtained by MPL 200/II compilEr.
This paper describes tlle language specification of MPL 200/II ln detaiL
で,μPの開発に要するコストを低演するためμP記述用
Lまえがき ・融認の開発力鞭とな。てきた。
M.V. Wilkesによって1971年に提案されたマ.イクロ 現在までに開発されていろμP用高級言語には・MPL プログラム(μP〕制御方式は,近年,急連に実用化され, SIMPLI StTum, MPGL・などがある。 MPLllは、垂直 現在ではIBMシステム370シリーズなどの大型計算機 (ver[ical}型のμP計算蝶IIlterdata 3を対象として開発 をはじめ,ミニコンピュータやマイクロコンピュータに された。また,Strlm戸は,水平(hOrizOlltan型の計算 も広く取り入れられている。また,:書込み可能な制御記 機BurrOughs D・macllineを対田として開発された。
憶{Writable Control Storage)をもつものも多く, SIMPL21とMPGL41は・主に水平型のμP計口機を対策 11P2100Aのように,利用者にμPを開放する計算機も としているが,とくに対象機種を固定していない。
増えている。 準者らも・垂直型μP方式計算機FA(:OM U−200Lを こうした,μP制御方式計算機の普及に伴なって,マ 対泉とした高水準μP記述言語MPL 2⑪0を設計し,そ
イクロプログラミング(μPm9)のための道具〔toonの のコンパイラとオプティマイザを開発した;〕本論文で報
開発が急務となった、現在,ほとんどのメーカーなどで 告するMPL 200/IIは・このMPL200を改良した言語
はア七ンブリ言語を用いてμPを開発していろ。しかし, であり,次のような持徴をもっている。Ulエミュレータ
アセンプ帽語を用いた胎,並ダ1」処理やタイミン唖 等謎現するための三/好ム記述謡である・{2蹄隠理などμP特有の機能を考慮しなくてはならないため, 語であろため記述性に富んでいる。(3}マイクロ命令((∫n
コーディングやデバッグに極めて時聞がかかる;)そこ の先取りや・並列実行によるパードウェア・リソース(」ユ
後,リソースと呼ぶ)の競合を考えなくてよい。{4}制御 される名標は,U−200Lのリソース名であり,他の目的に の流れ(cOIltrol flow)の‡1胃造的な記述が可能である。⑤ 使用できない。リソースには読み書き可能なもの(RW アセンフ リ言語で記述されたμPを,オブジェクトμP ・リソース),読取り専用のもの(Rリソース〕,{彗込み専 に埋め込むことができる。(6}U−200Lのショートアドレ 用のもの(Wリソース)がある。
ス・ページング{条件分岐μ1では,256語単位のページ
を越えて分岐することができない)を考えなくてよい。 く予約、沙::=ANDIAssEMBLERIBYIBEGINIBItANcHl
また,MPL200/11では諏規卵易{・LL(繊 lll:ll罐1=!:漂器Dl
に書き換えられる。そのためコンパイラにおいて効率の FORIFROMIFOREVE1モIGOIIFIINTOILOOPl
よい構文解析が可能である。 MAINIOFIORIORGIOPREqPROqPOOLl轍では,MPL2・・/IIの詳細な文法仕様について 撒1;1認㍑1;:罐il;:ll;iT°i
報告するとともに,MPL 200/IIによるプログラミング WORDIwCSI〈1〃_ス〉
例を示す。なお,第2章以下の記述において,MPL 200/
1剛鵡正繊聯式の超言語式を変形したもので 1;、㍍㌫、(1 1撫蒜撫蕊:1遇)
記述する.超言語括弧〔,〕でくくった内容は,現わ GRD]GRDqGRSIABIWBlCTIMBISRl れないか,もしくは,1回現われることを意味する。〔 〕 ぎ「RIIRqFL21ERIFRDIFRDOIFROl
の右肩{・+または・を脚〕でくくっ酪が1回 CRリ,一。,::。Dll隈=麟=:3
以上,または0回以上,それぞれくワかえし現われるこ CFFFFICOOO71COOFOIC2000[ENTIKEYll とを示す。(ただし,0回のくりかえしとは,1回も現わ KEY2
〈WIjソーフ、〉 ::=SCR れないことを意味する}
2.基本記号
4.定 数 MPL200/1丁で使用する基本記号(ba§ic symbol〕は次
のようになっている。 . 定数には2進,10進,16進の各定数がある。いずれも 内部表現では16ビットの大きさの定数として扱われる。
〈基本記号〉::=<莱宇>1〈故字膓1〈匡切り記号ブ1〈詩殊記号〉
〈菩字〉::=A!B[C[DIEIF】GiHIIU[KIL【MiNl 〈定故〉::=〈2蓮定故>1<]{}進定故>1〈16進定故>
OIPIOIR{S[T;UiVIWIXiYIZi二 〈2」匡定寂〉:1=B▼〈ビット〉 ,
{鼓宇〉 :: ニニD |l l2 13 14 1 5 i 6 17 i 8 19 ζビッ ト) :; = 011
ζ区切り記号〉::=一:い1(」)1=1÷1−1>i〈 ζ10進定融)1:=〈故字〉
ri/已1空白 く1丘進定認〉:;=X 〈16進隷字〉咋
::芋爵:1…己号〉::= 1−i▼ 「 (11]進記E宇〉::=0{1「213141ヨ|6[718191
AIH1CIDIEIF
3・名標 なお,2i鐵のピ。ト則∫己大16で剤,10進数騨
名標は,リソース,名札,手続きを各個に識別するた 大65535である・また・16進数は最大4而である・
めに用いる・ 5.プログラムの構造
ζ名標)1:=ζ英字膓{文字>−[〔一一〕〈文字〉 ] プログラムは,1つの主外部手続きと,複数の外部手
砿字〉::噸評蹄
@
続きカ、嚇される.主外部手続きの内部{に臓欄名標の長さに制限はないが,8文字を越えた場合,先 の内部手続きを置くことができる。内部手涜きの内部に 頭から8文字を有効とする。たとえば, REGIS↑ER と 他の内部手続きをi趾くこと(内部手続きのネスティング)
・・
qEGIsTER−TEST,・とは,同じ名標とみなす。 はできない。各手続きは宣言文,注釈文,その他の文(以 名漂のうち.次に示すものは予約語であり,利用者は 後,文と呼ぶ1から構成される。
これを他の目的に使用できない昏また,くリソース)で示
(ブロヅラム〉::=C主外部手謹き)〈外部手読き〉 りつけられており,この宣言は内部手続きBの内部でも
㈱灘〉::= P;:撚 II;;蕊蕊㌣齢 有効端・F迦1列では・「・⊇きBのf・一・
酬;繋5…浮継) STATUSは1〃一スGRO I・割りつけられていろ・し
(内部手続き♪1:=〈手統き〉 かし内部手続きCの内部では,STATUSはMBに割り
〈手謬)・:=P眠(瀦舗」〉・ 報き牢〔⇔END っけ15れる,
c手統き名〉;
C手続善本倖5::=ζ宣言文ア[〔〈ラベル〉:〕 ζ文〉〕 @ 5.2.注釈文
:i鷲∴二瀞
プ・グラムを]・か・〕やすくす鋼に注礫用いることができろ。注釈文は,ワ*▼と1*「Wにかこまれた基 _ 本記号の列である。ただし、その基本記号の列の中に
5」己盲文 、 、 }譜んで脇ない.注釈文{ま、ト,ン硝後 蕊㌶隠票1二≧1;:鷲竃に置くことができろ・
として使用することができる。このとき,主外部手続き ・:注ぼ文〉:1=/・〔螺こ記}})」・/
で宣言された名摂は,内部手続き内で新たに他のリソー Cトーγン)::=焔.1碇数〕iq玉切り記号〉
スまたは定救に割りつけられない限り,その内部手読き
内でも,もとのリソースまたは定数として使用できろ、 5.3.文
文には,代入文,制御文,λ出力文,SET文.特殊文.
欝∵:隠くll;膓㌶1>] : 複綜空文繊
{〈名標〉工,(名標〉〕 )E(〜U目莇性>1
ヒ名搭{>ENTRYI c文〉・:・・:ft入文ホ胡河文・・ド入1島力文〉ドsET文}l Iζ名標〉〔、〈名撮〉門ENTRY {特隠文5時胎文♪1倥:む
C賄性〉::= :リソース51<定故>
5.3.1.代入文
なお,ENTRY宣言によって,名標が入口名であるこ 代入文は,等号の右辺の値を計算し・左辺の名漂で示 とを宣言することができる。次に,宣言文の例を示す。
この例では,名{票COMMANDとADDRESSに,それ それ,16進定数X▼8800†とリソースABを割りつけてい
る。
DCL COMMAND EQU X°8800,,
ADDRESS EQU AB:
また,Fig.1とFig.2に,宣言の有効範囲に関する例を 示す。Fig口の例では, STATUSはリソー一スMBに割
END B ;
END A ・END A; .}
Fig.2宣雷の有効範囲の例。
Fi国宜勘醐範囲の例。 手齢B内丁は・S冊u!はGlto
匡讃1蕊三ITATUSはMB 匡認跳・㌔㌶.
されろリソースに代入するために用いる。式には,算術 FOR 5 TIMES DO
式,ピット演算式,シフト式がある。算術演算子に BEGIN MB=MB÷0;は+.一.++(・ddwith・・rry)がある.ピ州肝 ,,D MIヨ=恥IBS「ILII
には,AND, OR, EOR(exclusive o⇒がある。シフト
演算子には、SHR(shift right), SHL{shift Ieft)がある。 ただし, MBに0を加算しているのは, CFFを
㈹、文〉::.、綿。,式,、1 リセットする抽である・
〈名齢く名標〉=(ダプルシフト式〉: 14}リソースの値を代入文によって再定義するとき・
<式)::=<算衙式>1<ピット前Ω式>1ζシングルシフト式〉 そのリソースは,代入文の等号のすぐ右に置かれ
蕊㌫一1漂τ〉〔〈汀轍子嚥1附 なくてはならない・次に例を示す・
〈シングルシフト式>1:=〈名標)〈シフト罰算子〉
ゆフト回翻 5・32・制御文
くシフト河算干)::=SHRISHし 制御文は,μPの実行順序を制御するために使用され
:::溺㌫、〈…隠i:標_醐子, る・‖撒1こ {r文(IF文・CASE文)・繰り返し
{(シフト回故〉〕 文(REPEAT文・WHILE文・LOOP.文いFOR文),
GOTO文, CALL文,およびDSTOP文がある。
代入文の記述に関しては,次の条件がある。
{1}等号の左辺の名標は,ζRWリソース〉または,〈W c制御文〉::=<IF文)1(CASE文>1〈REPEAT文>1
〃一ス〉でなけれ1⊇い.また,右辺の名 ::1膿=霞;kF°R文〕kG°T°文)1
標は,〈RWリソース〉または,〈Rリソース)で
なければならない。次に,正,誤の例をあげる。 (a)条件文
誤の例では,SCRがζWリソース〉であるにもか ある条件に従って,実行する文を選択したいときに使 かわらず,その値を読み出そうとしている。 用する。
1曇;II:二1ぎIB−FW】: (a−1)IF文
12}シフ蹴搬シフト回数の‡旨定は・{d大15で i!≧、=,IF蝉i認EN文 〔雌文♪〕FI
ある。また,シフト回数を指定しないとき,シフ 〈ELSE文〉::=ELSE〈文〉
卜回数は1とみなす。 ζ条件式>1:=〈続i[ii口干〉〈閲係韻算子〉<被演算子>1
{3)シフト式の酬こよって講の左辺で示される 、関綱祝く:なイ1完鷲..』=
リソースにはCFF(Carry Flip FloP)の内容が格 くステイタステスト>ll=CARRYIBRANCH 納される。たとえば,CFFにB,ユ,が格納されて
いるとき,次の例の文を実行すると,MBにはB IF文では,条件式の値が真ならTllEN文を,偽なら 1111100001111000,が格納され,CFFには, B ELSE文を選択して実行する。スティタステストの値は、
1 01が格納される。 それぞれ,次の条件のとき真になる。
CARRY:CFFの値がBU Iのとき。
(例}lll:=;11『1°u11 ; BRANCH・U−2。0の条件分岐締(BCs BC)酬
岐条件が成立していないとき。・
この例で,もし,MBの先頭に0を詰め, B 1
00000⑪0⑪011UOOO 1を格納したい場合は,後述す
るFOR文を用いて,次のように記述すればよい。
(;1−2) CASE文 . (b−3) LOOP文
〈CASE文〉::= CASE<パラメータ>OF(対応文) 〈LOOP文)::= LOOI」〈文}・EX】T IF⊆藁件式:」;⊆1〔ン 1ユ00工.
〔ELSE:ζ文))ESAC
cパラメータ〉::;ζ:芒源〉 . LOOP文は,繰り返しの途中で,あろ棄件が成立したと
伺麟::=磁〉:⑳
@ き,そこで剛返しをやめ蝿合1、使用すろ。CASE文は,リソースの値に応じて,多殻の文の中か . 一
ら実行すべき文を選択したいときに使用する・次に例を (b−4) FOR文
示す。この例では,リソースGROの{直が0または1のと
きABにそれぞれ蹴自をlln・し・その{鵬合は・ <F°R文51:=l
猿ヌ㌫〕;ぽ11^5酬1郷〔ERRORにfテ<己 FOR{回佐>TIMES DO(文)
(胡期値〉::=〈・£感k定故〉
{●目 CASE GI{{} OF <Jl:諸1直》::= ・:名r襟>1〈定呂{}
0:AB=AB+2: 人珊チ}〉:;=焔標>1ζ定融>
1:AB=AH+・1; (回放〉::=く式)
ELSE :GO TO ERROR;
E5AC ., FOR文は馴返し噂を縦してヲ…行昔た吐き
㈲繰り返し文 に使用する。FOR文におけろ回敬はII』大15まで指定でき
いくっかの文を,ある条件に従って爵り返し実行させ る。また,増分の指定がないとき,増分は1とみなす。
るときに使用する。繰り返しの判定法の遼いによって,
以下に述べる4蓮類の文に分かれる。 国 GO TO文
{、GOTO文>ll=GOTUCラペル}:
(b−1) REPEAT文
(REpE,vr文〉::=REpEATζ文〉. uNTIL領件式>ll {tD CALL文 REPEATζ文} FOREVER
㌧〔:ALL文>ll=CALL<手紐き.呂>1
REPEAT文1詰る条1牛醐立するまで・⊇永久 CALL文{ま□勺艀鱗⊇外部手読きを呼びと出 剛返すときに使用培1欠の例は・U−2°°Lのコン
@す抽1こ使用する。
ソールパネル上にあるENTRYキーに0がセツトされ
るまでループするプ゜グラムである・ (,,DsrUP文
恨D REPI三AT GRO=ENT;, くDSTOP文㌧::=DSTOP UNTil GRo=0:
DSTOP文ぱ、μPをダイ弓一ミッンストップ〔脱出でき (b−2) WH[LE文 ない無効ノレ_ブの実行)させるために使旧すろ。
WHILE文C・・=WHILE<呈鱈)D°幽 5』.3.入出放
WHILE文は1繊件力髄して1馴鴇り返す ヌ・出酷にはコ記澗鷲芒拙L難三
とき{・1吏用する。次の胴ENTItYキーに0がセ・ト 指,Eするた1ウのREAD文・WRI「E≡よ『‖i一 鵡まで、レープするプ。グラ賄、、・HILE文を」flい に対すろ1良き込みを指齢ためのwCS文が識
て記述したものである。 {1、出力文元::=㌔RIこ ㌔D文・1・W田TE む1くwCS.ピ
cl《EAD.ヒ}::= REAI〕〔宝亡1亡ζ:}〕Llご1{OM㌔∵ドレ へ ・:∴、、 URD〕1
㈹Gl,。.ENT、 州暇 ・:=W!ITI…{くデー剛NT口芋ドレ二日 w:『・畠㌃二㍊、 ,Wc、文,、:・W・瓢;!ご1∵1蹴ハロ・・
〈アドレス〉::=<式> 5.3.5.SET文
(デー一タ〉::=(式〉
〈SET文)::=SET〈SET指定〉;
(SET…i†定〉 :: = CC10PREGISAISA EX
READ文は,〈アドレス〉で示す主記憶のアドレスの内
容をく名標〉に取り出すことを指定する。WRITE文は, SET指定の詳細を次に示す・
(アドレス〉で示す主記{意のアドレスに,〈データ〉で示 CC:U・200LのCondition CodeをSTR{Status す値を格納することを指定する。WCS文は,制御記憶に Register)にセットする。
描納することを除いてWRITE文と同じである。〈アド OPREG: 専用パスを通じて,MBの内容をOPRに
レズ〉を省略すると,ABの内容をアドレスとみなす。〈名 転送する。
i票〉またはくデータ〉を省略すると,MBが指定された SA:OPRの内容に応じて機能分岐が行なわれる・
ものとみなす。読み出し,または書き込みの単位を1語 ただし,割込みの原因が発生しているときは,μPの
(2バイト)としたいときWORDを指定する。 WORD 制御が0番地に移る。
を省略したときは,BFF(B}噛Flip FloP)のf直によっ SA EX:SAと同じであるが・割込みは無撹される。
て,1または2パイト単位で転送される。
5.3.6.複合文
5.3.4.特殊文 譲合文は,いくつかの文を1つの文として扱うときに 国 SSA文 使用する。
(SSA文>1:=SSAくSSAアドレス×聞始アドレス) 〈趣合文〉::=BEGIN〈文)+END (SSAアドレス〉::=〈定数〉
〈闊始アドレス〉::=(ラペル> 5.3.7.空文
SSA文は, U−200LのSSA領域に,μPのアドレス 空文は,文の区切りを表わす7; のみから成る文であ を設定するために使用される。〈開始アドレス〉は,後述 り,何の意味ももたない。
するSET文によって機能分岐(functional branch)を行 悟文〉::=1 なうとき,その飛先となる。〈SSAアドレス〉は、0から
63までを指定する。
6.MPL200/IIにょるプログラミング例
(b}OIUGIN文 Fig 3{、,宣言文1 L・・P文, PEPEAT文, IF文幾
coRIGIN文〉::=ORG(ORIGIN指定〉: 使用したプログラム例を示す。これは, CCA(チャネル ζORIGIN指定)::=碇数〉 結合装置)を経由して, FACOIbl 230−45Sから転送され OR」GIN文は,μPの配置アドレスを指定するときに てくる256パイト単位のデータを, U−200L側で受信す
使用する。 るためのμPである。
このプログラムは以下のような内容である。まず,受
(c)ASSEMBLER文 信データを格納する主記憶上のアドレス.(プログラム中 ではMEM・ADDRESSとなっている}を,CCAのMAR〈ASSEMBLER文〉::=
h11三晋]一、1>.END (M・m・・y Ad鹸R・gi・t・・)に酬する・ついで・45S からU−2⑪OL口のアテンション(ATTENTION〕割込 ASSEMBLER文は,アセンブリ言語形式で記述され みが発生するまでREPEAT文で待つ。アテンション割た」、1のセットを,オブジェクトμPに埋め込むために 込みが発生すると,REPEAT文から抜け出て・CCAの
使用する。 CMR(C・㎜・・d R・gi・t・・)から・マンド(COMMA
ND)を読み出す。もし. C(Colltrol)コマンドならば,
LOOP文から抜け出す。さもなければ, CCAのBCR
r}CL ⊂(:轟_じ5R E(言U 〕t●0600. ● (:くA−F{:R E{CU X・060〜・
⊂C島一H4R Eou w・060白, ・ 〔:⊂ヘーCPR EOU 耳・0606 :
D《:L ¥EL¶_轟D[)RE55 E口U X ユ10こ}1 喝
ATTEト1τ|ON EQU X・0,00 qC¶■⊂Oト貞HAト」O EロU )く゜OOO7, 、
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冒RIτE HEμ_ムDDRE55 1臼TO Cζ:直一HAR ゼORD ●
LOOP REPEAT
READ 5十ATU5 FROH 〔CA−D5R 冨ORD ; 5TムTU5■STATus ANP X°0言OO1;
UNTIL 5TAτU5 ■ AττEN1「ION I RL、D ⊂Oドト]AND FPOP4 CCA_〔:HR 冒ORD I CO巨片A閥D ■ 亡OHト4且N【) A円p X.OOFF, ; Eコく1τ IF くOドぽA∧〔} 零 ⊂−CCHHAト:D : ㎞RITE 2う由 1トJTO くC真■9⊂R WOR[) ; 、臼IT[ロー〔O鼎栖01NτOC〔∧」叩ぎ四D喜
戸OOL
のアドレスに移る。つまり,SROに続くμP(SRO命令 のエミュレータ)が実行されるわけである。
SSA 37 SRO ;
畳 STORE ・憐∫
SRO : CALL Φ(…ET ;
AB=AB + 0 ; AB = O SHL 3 ; W1 巳sp ;
W2 = TOPS + AB ;
⊂ALL READWRITE ;SP = sp ■ B ; GO TO NEXTO ;
Fig.」エミュレータの記述におけるSSA文の 使用例。
Fig.3MPL200/HにょるμPの記述例。
7.あ と が き
{Byte Count Register}に転送パイト数(256)を格納し, MPL200/IIでは, MPL200に比べて・次のような改良 R〔Read}コマンドをCCAのCMR(Command Regis一 がなされている。〔1}SSA文が新たに加えられ・エミュ tヒr)1に送り,データの受信を行なう。1壮の操作をLOOP レータの記述が,よ1〕容易になった・12)IF文の終りに 文によって繰ワ返す。 1FI†を置くこととしたため, IF文を重複して使用すると 以上のような処理の過程が,名標と文の適切な選択に きの髄文上のあいまいさが解消された。(3)READ文や よって,極めて記述性良くプログラミングされているこ WRITE文のアドレス指定などに式が使用できるように とがわかる。また,このプログラムの中で,MBは,2 なった。{D名標の長さの制限がなくなった。㈲名標に定 つの異なった名標{STATUSとCOMMAND)に,同時 数を割1)つけることができるようになった・(61算術式が に割1〕つけ肋ていることが2。かる.この2つの名標は, 拡張さ]L,鮪1錨子 ++ (・dd with ca・・y)が付加さ MBを示す名標としてより,むしろ, MBに格納される れた。(7〕DO文の代りにFOR文が加えられた。
値の性質を示すために使用されている。このような名標 こうした改良によって・言語の記述鮭は大巾に改善さ の使い分けによって,より理解し易・・プ・グラムを傲 れた・しかし,まだ・改善の余地は残っている・たとえ
することができる。 ば・紺式として議理厳使用できるよう己贈する・な
F厄4に,エミュレ_タを記述するときのSSA文の使 どである・また・MPL200/llを・μP検証システムに発 用例を示す。この例は,PASCAL(P>で使用されている 展させることも今後の課題である。
1剛の障。ク.。ンピ_タのSRO{,t。・・)命初工 な‡5, MPL200/IIは・縫らによって・PASCALマ ミ。レータである.まず.SS蝶によって, U−2肌の 汐の記述1こ酬さ±・ている・MPL20脚伽ン ξイラ SSA領域(U.200L酬の麟メモリの一部℃離分 も・現在・本学・6ξi報工学科のFACOM 230−45S上で・
岐のときの飛先を格納する)の3顧に,SROで麟さ 知ス・ンパイラとして馴している・
れる制御記憶のアドレス(コンパイラによって決定され
る)が格納される。機能分岐を指定すろSET文(SETSAまたはSETSA EX}縷行さ]L・PR(・P・・ati・・DR}1.E、kh。 、璽hi蕊1警輌_1輌卜
R・gi・t・・}の値によって, SSA領域の37語目が選択され 即ag,{MPD、 AFIPS C・・f. Pr・・. S]CC, PP.169−】77
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