番外編
Ｃｈａｐ．１ 命令語インタプリタをつくる（１）番外編
Ｃｈａｐ．１ 命令語インタプリタをつくる（１）
番外編は、気楽な読み物としてご覧ください。
１．１ なにをしようか
ラダーで趣味のプログラミングするにあたって「リレーと押ボタンスイッチをそれぞれ３０個ずつ用意してください」といっても、費用と配線に要する時間を考えると現実的でありません。
そこで代案として、ラダーをコンピュータ上で実行する処理系を作ってみましょう。
実は、これも可能ですが、結構面倒です。
そこで、もう１歩妥協して、手始めとしてパソコン上で走る命令語インタプリタを作ることとします。これなら簡単そうです。
１．２ 命令語、それって何？
ここで、突然登場した命令語ですが、これは簡単に言うとＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）の機械語みたいなものです。
それでは、ＰＬＣとは？
これは、リレー回路をエミュレーションする電子機器です。工場へ行くと大抵の（？）制御盤に入っています。
現在では、リレー回路のロジックの大半はＰＬＣのソフトウェアに置き換わっています。
実は、今回作る命令語インタプリタは、パソコン上で走るＰＬＣに他なりません。
話が、だんだん横道に外れてきたので、ここらへんで元に戻りましょう。
１．３ 命令語インタプリタの仕様
とりあえず、手始めとして非常に機能の限定された最小仕様の命令語インタプリタをつくることとします。
どのくらい最小かというと、タイマ・カウンタなし、母線制御なし、回路ブロックの結合なしです。
（後者の２つは、プログラミングの工夫で何とかなります。）
表１．１が命令語インタプリタの命令セットです。この表で、Ｒｅｇは１ビットのレジスタ、（ｎ）はアドレスｎの１ビットデータを意味します。
表１．１ 命令語インタプリタ命令セット（最小仕様） 命令語 意味 動作 LD n
アドレスｎのデータを、レジスタにロードする。
Reg ← (n)
LDNOT n
アドレスｎのデータの論理否定を、レジスタにロードする。
Reg ← not(n)
AND n
アドレスｎのデータとレジスタのデータとのＡＮＤ演算結果を、レジスタにロードする。
Reg ← Reg and (n)
ANDNOT n
アドレスｎのデータの論理否定とレジスタのデータとのＡＮＤ演算結果を、レジスタにロードする。
Reg ← Reg and not(n)
OR n
アドレスｎのデータとレジスタのデータとのＯＲ演算結果を、レジスタにロードする。
Reg ← Reg or (n)
ORNOT n
アドレスｎのデータの論理否定とレジスタのデータとのＯＲ演算結果を、レジスタにロードする。 Reg ← Reg or not(n)
OUT n
レジスタのデータを、アドレスｎにストアする。 n ← Reg
END
プログラム先頭にジャンプする。 プログラム先頭にジャンプ
気の早い人は、このロジックを作って動かしてみましょう。
１．４ ラダー図を命令語に変換する
ところで、作った命令語インタプリタが、実行するプログラムはどうやって書けばいいのでしょうか？
ここでは、手作業でラダーを命令語に変換することにします。
変換方法は表１．２の通りです。
表１．２ 手作業でラダーを命令語に変換する方法 （１）回路の最初の接点には、ＬＤまたはＬＤＮＯＴ命令を使う
回路の最初の接点がａ接点ならＬＤ命令、ｂ接点ならＬＤＮＯＴ命令を使います。（２）回路の途中の接点には、ＡＮＤ、ＡＮＤＮＯＴ、ＯＲ、ＯＲＮＯＴ命令を使う
現在までの回路全体に対して、ａ接点を直列につなぐ場合はＡＮＤ命令を、ｂ接点を直列につなぐ場合はＡＮＤＮＯＴ命令を使います。
また、現在までの回路全体に対して、ａ接点を並列につなぐ場合はＯＲ命令を、ｂ接点を並列につなぐ場合はＯＲＮＯＴ命令を使います。（３）コイルには、ＯＵＴ命令を使う
コイルには、ＯＵＴ命令を使います。
この規則で、図１．１のラダー図を手作業で命令語に変換してみます。
（①～④の順番に変換します。）
 |
変換の結果、命令語プログラムは、次のようになります。
LD M000 OR M100 ANDNOT M001 OUT M100 END
命令語インタプリタにこの命令語を実行させると、Ｍ１００は、表１．３の真理値表の動作を行なうはずです。
頭の中で、図１．１の動作を（繰り返し）実行できる人は実行してみてください。
表１．３ Ｍ１００の真理値表
（図１．１の回路）M000＼M001 0 1 0 以前の値を保持 0 1 1 0
ところでこの真理値表、見覚えありませんか？
１．５ まとめ
プログラミングを多少とも経験したことのある方は、表１．１の仕様のインタプリタを作って命令語を実行できると思います。ロジック自体はとても単純です。
開発言語は、なんでも結構です。
なお、入出力をどうやって与えるかをまだ説明していませんが、ＥＮＤ命令のジャンプの直前におこなうといいと思います。
このことについては、次回解説したいと思います。