「...多くの場合、キーボードから2バイトの合成命令を実行する必要があります。これはHP-41の日常のユーザーの間に発生する可能性があります...」

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多くの人が知っているように、1980年代後半、B3-34と互換性のあるプログラム可能なマイクロ計算機がUSSRで非常に人気がありました： MK-54、MK-61、MK-52。彼らのために、彼らはプログラムやゲームを作成し、文書化されていない機能を調査し、記事を書きました。私自身もやがてこれを経験しました。そしてつい最近、私は考えました。しかし、米国でも、プログラム可能な計算機の周りで起こったことすべてに精神的に近い何かがあったはずです。そしてそうです-私は正しかった。 HP-41をご覧ください。



B3-34と同様に、HP-41はプログラム可能なRPN計算機（RPN- 逆ポーランド表記、「2 + 2 =」ではなく「22 +」の形式での計算）であり、同様のイデオロギーを備えていますが、はるかに機能的です。それは私たちのB3-34-1979とほぼ同時に登場し、すぐにカルトの年になりました。多くのプログラムが書かれ、文書化されていない機能に関するものを含む本があり、アドオンモジュールもまだリリースされています。これらの計算機は合計150万台製造されました。



同様の運命に、MK-52がバックアップコンピューティングデバイスとしてSoyuzで飛行したように、ShuttleのHP-41も同様に追加できます。



HP-41には3つの変更（C、CV、CX）がありますが、それらはごくわずかに異なるため、完全に互換性があると見なすことができます。実際、メモリの量のみが異なります。他の番号のHP計算機は、いくつかの共通機能がありますが、HP-41と互換性がありません。



HP-41の機能の1つは、14セグメントのインジケーターです。これは、計算機では非常にまれです。これにより、HP-41に文字やさまざまな記号を表示できます。これは、サウンドおよび拡張モジュールとともに、B3-34よりも大きな利点です。



ユーザーの観点から見たHP-41Cメモリは63レジスタで、それぞれ7バイトです。この場合、プログラムに使用する量とデータに使用する量を選択できます。拡張モジュールは、使用可能なメモリの量を増やします（たとえば、82106A）。これは64個のレジスタです。このようなモジュールを使用すると、4つのスロットすべてを占有すると、最大で約2kbを取得できます。



プロセッサはあなた自身の、特定のものです。これはいくつかの異なるプロセッサの総称ですが、最も一般的にはNUTCPUと呼ばれます。クロック周波数0.35MHz。ビットの深さについては、計算機でよくあることですが、アーキテクチャの詳細により、正確な数値に名前を付けることは困難です。



メモリモジュール（HP-41C用）に加えて、ROM上のプログラムのライブラリ、磁気カードライター/リーダー、バーコードリーダーなど、他の多くの拡張モジュールがあります。



すべての計算機の従来のコマンドモードに加えて、計算を直接実行する場合は、 HP-41をプログラムする3つの方法。



最初の主要なものは、プログラム可能な計算機の標準言語です。思想的にはB3-34言語に似ており、FOCALと呼ばれていますが、同名のプログラミング言語とは関係ありません。この単語は「Forty OneCalculatorLanguage」の略です。実際、FOCALコマンドは、マシンコード内のサブルーチンの呼び出しです。これは、仮想マシンの命令のようなもので、計算、10進法、浮動小数点用にシャープ化されています。



2番目の非常に人気のある方法は、合成プログラミングと呼ば れ、新しいコマンドの作成を可能にする計算機のファームウェアの脆弱性を悪用することに基づく、文書化されていないFOCAL拡張のセットです。



3番目のまれな方法は、MCODEと呼ばれる計算機のマイクロプロセッサのマシンコードで直接プログラミングすることです。この方法は、以下で説明する理由により非常に複雑です。



この記事では、主に最初の方法について説明し、他の2つについては簡単に触れます。

キーボードとコマンドモード

高度な英数字インジケーターにもかかわらず、計算機のキーボードが最も一般的です。それは、膨大な数の異なるモードと機能を備えているため、プログラムと操作を入力するのは非常に面倒な作業になります（B3-34互換の計算機の場合とかなり同等です）。



各キーには3つの機能があります（場合によってはそれ以上）。たとえば、「0」ボタンは、数字の0に加えて、スペースと数字のPiを入力するためのものです。

すべての機能がボタンの組み合わせで利用できるわけではありません。「アルファ」モードでは、文字で入力する必要がある機能もあります。文字は、ボタンの下部に「ABCDEF ...」の順序でラベル付けされています。





キーボードは非常に高品質であると言わざるを得ません。 HPハードウェアの一般的な手法が使用されます。ボタンの下部に軸があり、押すとボタンの周りを回転します。バックライトがないにもかかわらず、インジケーターも非常に読みやすくなっています。遅い画像の更新だけが負担になります（これはおそらくプロセッサが遅いことが原因です）。



ボタンの組み合わせで利用できる演算子も文字ごとに入力できるのは興味深いことです。たとえば、ビープ音（ "BEEP"）はSHIFT 4を押すと得られますが、XEQボタンを押してからALPHAを押し、 "BEEP"という単語を綴って、もう一度ALPHAを押すことができます。



実際、XEQ（「実行」という言葉から）を使用すると、組み込み関数をすぐに実行したり、拡張モジュールを含むRAMまたはROMにある既存の関数を呼び出すことができます。



計算機で実際に使用できるすべての機能のリストは、SHIFT CATALOG 3（R / S、SST、BSTによるビューコントロール）から取得できます。

登録してそれらを操作する

以下では、計算機のユーザーが直接アクセスできるレジスタについて説明します。これらはマイクロプロセッサレジスタではありません！



ALPHAレジスタ（A）-24文字まで格納でき、その内容が画面に表示されます。

0,1,2,3、...-データレジスタ、1つの数字または最大6文字（または最大7つのプログラムステップ）を格納できます

X、Y、Z、T-スタックレジスタ（実際にはデータレジスタでもありますが、スタックビュー）。 X-トップ。

L-変更前の最後のXレジスタの内容が保存されます

PC-現在のプログラムステップ



通常、ディスプレイにはXまたはALPHAレジスタの内容が表示されますが、その他を表示することもできます。



キーボードで数字を入力するだけで、Xレジスタに分類されます（したがって、画面に表示されます）。

キーボードで文字列を入力すると（ALPHAボタンを押した後）、文字列はALPHAレジスタに配置されます（同様に、画面に表示されます）。



ただし、画面に情報が表示されているからといって、それがレジスターにあるとは限りません。これは、たとえば、エラーメッセージやVIEW結果に適用されます。一番上に表示されているレジスタを閉じます。このような場合、レジスタの内容を変更せずにメッセージをクリアするには、「<-」キーを使用します。

レジスタの内容が画面に表示されている場合、同じ「<-」キーで内容を削除します。



ENTERを押すと、番号のコピーがスタックにプッシュされます。つまり、1 ENTERと入力すると、XレジスタとYレジスタの両方に1が表示されます。2と入力すると、Xレジスタは2になり、Yレジスタは1になります



。CLXはXをクリアし、CLAはALPHA



X <> Yをクリアします。 XとYの内容を交換します

+、-、*、/ XとYの内容に対して操作を実行し、結果をXに入れますが、Yレジスタにあったものは失われ、XにあったものはLレジスタに置かれます。 （必要に応じて、LASTXコマンドを使用してXにコピーして戻すことができます）。



RCL register_number-指定された番号のデータレジスタの内容をXにコピーします（つまり、マップします）

ARCLregister_number-指定された番号のデータレジスタの内容をALPHAレジスタに追加します



ASHFは、ALPHAレジスタの内容を6文字左にシフトします（最初の6文字は失われます）。



表示されたXに配置せずに、レジスタの内容を表示できます。これを行うには、VIEWコマンド（スタックレジスタを表示）およびAVIEW（ALPHAレジスタを表示）を使用します。



コマンドシステムには、文字列を使用した他の操作はないことに注意してください。そして、これは偶然ではありません。実際には、メモリが非常に少ないため、メモリ拡張モジュールを使用しても、文字列を操作してもあまり意味がありません。ただし、文字列操作が実装されている拡張モジュールがあります。



STOregister_number-Xレジスタの内容を指定されたデータレジスタにコピーします

ASTO register_num-ALPHAレジスタの内容（最初の6文字のみ！）を指定されたデータレジスタにコピーします。RCL



およびSTOが名前付きスタックレジスタを操作するには、「。」を追加します。STO.Z



SIZEコマンドは、使用できるデータレジスタの数を設定します（それぞれ、使用可能なプログラムステップの数が増減します）：

SIZEが小さいほど、コード用のスペースが多くなります。



すべてのメモリをクリアするには、「<-」ボタンを押したまま計算機をオンにし、オンにしたらすぐに離す必要があります。「MEMORYLOST」というメッセージが表示されます（あまり安定していません）。

プログラムモード

プログラミングモードへの切り替え（およびその逆）-PRGMキーを押します。プログラムがない場合は「00REGnn」と表示されます。番号nnは、プログラムステップで使用可能なレジスタの数を示します（サイズについては上記を参照）。プログラムを入力すると、計算機がPACKINGを書き込んで、コードを圧縮しようとすることがあります。次のコマンドに十分なメモリがない場合は、もう一度試してください。



プログラムに入ると、現在のステップが左側に表示されます。 1つのステップ-1つのコマンド（1つのキーまたは1文字ずつ入力してもかまいません）。ただし、1つのステップで異なる量のメモリが消費される可能性があることに注意してください。CLAのような単純なコマンドの場合はほとんどなく、たとえば長いテキスト文字列の場合は多くなります。

ステップで移動-SST（前方）およびBST（後方）。現在のステップの削除-「<-」。



プログラムは、R / Sキーを使用してコマンドモードから開始されます（つまり、PRGMをもう一度押す必要があります）。彼女も立ち止まります。



プログラムモードでは、コマンドモードで使用できるほとんどすべての機能を使用できます。キーにマークされているコマンドを入力するには、を押すだけです。残りのコマンドはXEQを介して入力されます。たとえば、TONE 3を入力するには、XEQを押し、次にALPHAを押し、次にTONEを文字ごとに入力し、もう一度ALPHAを押し



てから、3を押します。 プログラムの消去：CLPラベル（ラベルからENDまで消去）



特定の手順に進みます：GTO.002（最初にプログラムを終了する必要があります）モード）。

最初に移動：SHIFT RTN



R / SまたはSSTキーを押し続けると、コマンドモードから現在の位置を確認できます。



ジャンプできるラベルは、「LBLラベル」を介して設定され、グローバル（テキスト名、ALPHAモードで入力）とローカル（数値または1文字のテキスト名）の2つのタイプがあります。数字はより少ないメモリを消費します。

「GTPラベル」というラベルにジャンプする



プログラムの最初のステップでは、常にラベルを付けると便利です。これにより、XEQラベルまたはGTOラベルを介して、毎回最初に移動することなく実行できます。



GTO INDへの間接的な移行もあります（HP-41ファンはこれをTuringマシンが完成した証拠として引用しています;）。



プログラムの最後に、GTO…が入力されます（メッセージPACKINGが表示されます）。この時点で、ENDが画面に表示されます



たとえば、任意の数に2を掛けるプログラムは次のようになります。

LBL "PRGNAME"
2
*
END

      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

サブルーチンの操作（最大6つのネストが許可されます）：

XEQ 04
...
LBL 04
......
RTN

      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

条件付きブランチ：

X=Y?
2
1

      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

この例では、XがYに等しい場合、2がスタック（レジスタX）にプッシュされます。それ以外の場合、1

つまり、条件が満たされない場合、チェックに続くコマンドはスキップされます。 ISG



ループ-DSEが



大きい場合はインクリメントしてスキップ

-



例 以下の場合はデクリメントしてスキップ

1.00301
STO 01
LBL 01     
BEEP
ISG 01     
GTO 01     

      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

このスニペットは、マンホールカバーの代わりにインタビューで使用できます。 「BEEPは何回実行され、その理由は何ですか？」という質問があります。正解は3回です。



説明：ループパラメーターは、スタックにプッシュされる単一の小数で指定されます。番号の形式はiiiii.fffccです。ここで、



iiii-初期、現在のカウンター値（インデックス） 、fff-

最終値 cc-

ステップ



したがって、1.00301は、1から3までのカウントを1ステップで意味します。

明らかに、このような特殊なソリューションを使用すると、節約できます。たとえば、コードの読みやすさはわずかに低下しますが、メモリはわずかに低下します。



文字列の表示について少し：



AVIEWはALPHAレジスタを表示し、VIEWはXレジスタを表示します。APPEND



コマンドは、指定された文字をALPHAレジスタの文字列に追加します。キーボードからSHIFTKとして入力され、ソースでは> "TEXT"のようになります。



例：

"HELLO WORLD!"	;   ALPHA 
AVIEW ;   
PSE ;  
CLD ;  

      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

画面がクリアされると、標準の「フラインググース」シンボルが戻り、プログラムが実行中であることを示します。画面にテキストがある場合、ガチョウは表示されません。



画面には12文字のスペースがありますが、1つのプログラムステップの最大行長は15です。APPENDを使用すると、24（つまり、ALPHAレジスタの全長）を取得できます。画面に長い行が表示されると、自動的にスクロールします。

"1234567890"
>"ABCDEFGHIJKLMN"
AVIEW

      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

文字列の操作は3つのコマンドに制限されています

。ASTOX-ALPHAの最初の6文字を指定されたレジスタに

配置します ARCLX-ALPHAの末尾に指定されたレジスタの文字列を追加します

ASHF-ALPHA6文字を左にシフトします （失われます）



データ入力：



PROMPT-表示ALPHAレジスタの内容とプログラムの停止（それぞれ、何かを入力してR / Sを押すと、実行が続行されます）

PSE-プログラムの実行を約1秒間一時停止します。この場合、数字または文字が押された場合、一時停止がさらに1秒間延長され、合計値がレジスターに入れられてさらに処理されます。



音について：



BEEP-同じ4つのノートの標準シーケンスを再生します

TONE番号-10の周波数の1つの短いきしみ音（0-最低... 9-最高）。周波数はかなり奇妙な方法で選択されます。どうやら、これはメモリの節約によるものでした。

周辺機器

周辺機器には、メモリ拡張モジュール、既製プログラム付きROM、磁気テープリーダー/ライター（HP 82161A）、磁気カード（HP82104A）、バーコードリーダー、赤外線ポート、プリンター、プロッター、クロック、 HP-ILインターフェイス（経由）が含まれます。計算機をさまざまな機器に接続できます）など。



HP-41を備えた磁気カードリーダー/ライターを入手しました。カードは、紙ベースの磁気テープのストリップです（モスクワのメトロには、同様のタイプのトラベルカードがありました）。





各ストリップには2つのトラックがあります-つまり左側または右側に挿入できます。 112バイトが両側に収まります。典型的なプログラムは複数のカードにまたがっています。

角を切り落とすことで、カードの側面を書き込みから保護することができます。

モジュールが計算機に挿入されると、そのROMが使用されます。したがって、マップを操作するための多くの新しいコマンドが計算機に表示されます。プログラムやレジスターなどの読み書きができます。記録されているプログラムが表示されないように保護することもできます（つまり、ダウンロードして実行することはできますが、プログラム自体を表示することはできません）。



ここでは、磁気カードドライブがどのように機能するかを確認できます。



残念ながら、このデバイスは信頼性が低く、非常にバッテリーを消費します（計算機自体から電力を供給されます）。鉱山は機能しませんでした。モーターでハミングしましたが、テープを伸ばしませんでした。内部の加圧ローラーがバラバラになっただけでなく、完全に消えて、粘り気のある汚れが一滴残っただけでした。ローラーを自家製のものに変更しましたが、明らかにテープが伸びにくいので、正確に直径を調整する必要があります。この問題は非常に一般的であるため、ebayはこれらのビデオのキットを販売しています。



もう1つの興味深いデバイス。また、HP-41の所有者の間で非常に一般的なのは、バーコードリーダーです。これは、特に、本から直接計算機にプログラムをロードするために使用されます。想像してみてください-キーボードからプログラムを運転する必要はもうありません！..次のようになります。

開発

もちろん、計算機に直接FOCALで書き込むこともできます。しかし、これは非常に面倒です。プログラムをテキストファイルで作成する方がはるかに便利です。しかし、コンパイラとエミュレータの状況は複雑です。それらのすべてはかなり奇妙で、あまり安定していません。 Win10で実行されるものの中には、sim41とv41（v.7b）があります。最初のものはVisualRunfoxからのみ起動されますが、別のプログラムエディタがあります（つまり、計算機のキーボードから入力して編集する必要はありません）。

2つ目はプレリュードなしで起動され、計算機をはるかによくエミュレートします（ただし、ハードウェアレベルではありません。これは、たとえば、サウンドとコードの非同期化によって示されます）が、プログラムは完全に手動で入力するか、マシンコードではないバイナリ.rawとしてロードする必要があります。 、およびバイナリ表現FOCAL）。問題は、テキストソースをrawにコンパイルするには、DOSでのみ実行できるHP41UC.EXEユーティリティを使用する必要があることです。バッチファイルでvDosを使用し、f：c：\ tmpを使用して必要なディレクトリをディスクにマップしまし



た。ソースをバイナリにコンパイルします：

hp41uc /t=test.txt /r=test.raw



バイナリをソースに逆コンパイルします：

hp41uc /r=text.raw / t = text.txt



プラットフォームの感触を良くするために、DiHALTデモパーティー用に256バイトの小さなイントロを書きました。





RAM拡張モジュールがインストールされていても、計算機に収まらないという理由だけで、正確に256バイトになります。計算機から特別な視覚効果を期待すべきではないことは明らかです。長い行の自動スクロールなど、さまざまな行の出力が使用されます。顔のあるアニメーション-ループで2行を出力します。DTMFは非常に条件付きで模倣されており、音楽もオリジナルとは完全に異なります。これは、目的のキーまたは期間を選択できないためです。それにもかかわらず、それはまだ音楽のように聞こえます。最後に、標準の計算機能が使用されます。これは、プロセッサがビジーでALPHAレジスタが空のときに「フラインググース」を表示するためです。



当初、イントロはサブルーチンを使用しても2倍の長さでした。しかし、すべてがエミュレーターでデバッグされ、このケースを計算機に入れ始めたとき、そこに収まらないことが判明しました（エミュレーターがメモリ不足を報告することを望みましたが、そうではありませんでした）。短くして書き直さなければなりませんでした。



ここでは、両方のソースを見ることができます。

合成プログラミング

合成プログラミングは、計算プログラムエディタにある脆弱性を悪用することに基づく手法です。通常の標準命令は、計算機のメモリに数バイトでエンコードされます。この脆弱性により、（かなり複雑な準備手順の後）これらのバイトを変更して、さまざまな機能を備えた新しい命令を受け取ることができます。たとえば、TONEコマンドから、デフォルトで許可されているよりも多くのサウンドを取得できます。より多くの文字を（ROMのセットから）表示したり、システムフラグにアクセスしたり、その他の便利なものをいくつか表示したりできます。繰り返しますが、この手法を実際に使用することは困難で面倒です。確かに、これを容易にするサブルーチンを備えたモジュールがあります。





不正確または不正確な合成アクションの結果として、バッテリーの取り外しと挿入が必要になるまで、計算機がフリーズする（たとえば、キーに応答しない）場合に状況が発生する可能性があります。これは私に起こりました。興味深いことに、文献には、場合によっては、計算機が再びオンになるために、バッテリーを2日間引き抜かなければならないという警告があります（！）。



合成命令のもう1つの問題は、非ASCII文字で構成されている場合があることです。そこでは、入力と、そのようなプログラムを標準のHP-41プリンターで印刷することの両方で特定の問題が発生します。はい、そのようなプログラムを本や雑誌に掲載するだけでも、全体的な問題です（通常、コマンドの横に、それらがどのように理解されるべきかについての説明が書かれています）。この問題の解決策の1つは、特別なテーブルからバーコードリーダーを使用して各文字を読み取ることです。







実際、合成プログラミングは、B3-34互換の計算機の「エゴゴロジー」に精神的に非常に近いもの です。実例として、あなたはこの手紙を見ることができます 。



人々はこの主題について詩を書いた！（HP41C（WCWickes）の合成プログラミングから取得）

MCODE

MCODEと呼ばれるHP-41計算機のマイクロプロセッサによって直接実行されるマシンコード-標準のFOCALよりも5〜120倍高速です。



計算機で実行するには、MCODEのプログラムをROM（またはROMエミュレーター）に書き込む必要があります。 USBまたはRS232を介してコードをロードし、計算機で直接M-CODEに書き込むことができる特別なモジュールがあります。一般に、それらはMLDLと呼ばれ、HP自体から古く、 現代的です。

クロスアセンブラーから、私は古いものだけを見つけました-DOS用。



プロセッサアーキテクチャについて一言。主に数学に焦点を当てているため、特異性があります。メインレジスタ（およびプロセッサレジスタはFOCALで使用されるレジスタではありません！）A、B、C、N、Mは56ビットです。

フラグ、キーボード、スピーカー、ポインター、16ビット命令カウンター、および4レベルのリターンスタック（4つの16ビットレジスター）用の短いレジスターもあります。



シリアルバスでプロセッサに接続され、MCODEで記述された計算機の制御プログラムが配置されているROMでは、バイト幅は10ビットです。プロセッサは64KのROMをアドレス指定し、そのうち12Kはオペレーティングシステムによって占有されています。RAMに関しては、アドレススペースにマップされておらず、プロセッサの周辺デバイスです。RAMバイトは8ビット幅ですが、論理的にはプロセッサはRAMを56ビットレジスタとして扱います。



私はMCODEで書いていなかったので（ROMエミュレーターの場合は250ドルでヒキガエルに縛られた）、MCODEでのプログラミングの個人的な経験を共有することはできません。



そこにある指示は非常に伝統的ですが、多くのニーモニックは非常に具体的です。例えば：

B=A	;    A  B
A<>C	;   A  C
A=A+B 	;  A  B     A
A=B=C=0	;  0   A,B,C
C=0 M	;  0   ( 3-12)  C
?A<C	;   ,  A  C
JC -02	;   ,    
READ n	;     ( 1  15)   C
PUSH addr	;     
GOSUB 815B ;   

      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

FOCALコマンドTONEnの近似MCODEアナログ：

178 C=REG 5/M	; recalls status register M
358 ST=C	; rightmost byte (nybbles 1 and 0 ) are loaded in status bits (flags 0 to 7)
379 *
05A NCGO 16DE ;     XTONE  

      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

インジケーターの制御に関しては、そのコントローラーは任意のセグメントのオンとオフを許可していません-キャラクタージェネレーターに存在するシンボルのみを表示できます。これが、ROMエミュレーターやMCODEでのプログラミングに煩わ​​されなかった理由にもなりました。



文字を表示するには、PRPH SLCT FDプロセッサ命令でインジケータを選択してから、WRIT / READを介してインジケータレジスタを操作する必要があります。

エピローグ

正直なところ、計算機のロジックとコマンドシステムはかなり混乱しています。私の意見では、これをマスターできる人にとっては、単純なプロセッサのマシンコードを書き込むだけで問題はありません。 B3-34互換の計算機では、もちろんすべてが簡単ではありませんが、可能性もはるかに少ないため、そのような混乱は感じられませんでした。

基本的に、HP-41のマイクロプロセッサの上に疑似コードを積み上げることについての議論は、数学的な計算の必要性です。それにもかかわらず、これは一般的な計算機のユーザーにとっては簡単なはずです。



同じことがキーボードにも当てはまります。ボタンにコマンドを掛けなくても、通常の英数字のキーボードを一度に作成することができます。結局のところ、文字ごとのコマンド入力の機能はすでに実装されています（ただし、本格的なキーボードを備えた計算機がすぐに生産され始めました）。



さまざまなHP41ドキュメントを1つのアーカイブに集めました。興味のある方は、 ダウンロードしてください（しばらく投稿した後、削除します）。