プログラミング言語

正弦関数を実装してみる試み。

ながせ — Fri, 25 Jul 2008 20:29:00 GMT

正弦関数を実装してみるテストのエントリ３つほど、作成しました。こちら。

正弦関数 sin(x)をプログラムで実装するにあ？

正弦関数 sin(x)をプログラムで実装するにあ？（２）

正弦関数 sin(x)をプログラムで実装するにあ？（３）

インラインアセンブラ使ってみようぜ　CPUID

ながせ — Thu, 27 Mar 2008 15:14:00 GMT

CPUID命令を使って、CPUの情報をプログラムで探ってみましょう。

もちろん、アセンブラ命令はCPUIDを使います。ちなみにここで扱うのはIntelCPUです。

CPUIDって命令がたくさん使える上に、動作の種類が大量にあるので、ファンクション０（ベンダー文字列の取得）と、ファンクション１（CPU情報の取得）をやってみます。

CPUIDは、EAXに命令を入れて、cpuidを実行することで、eax, ebx, ecx, edxレジスタにそれぞれ情報が返ってきます。

まず、ファンクション０。

mov eax, 0

cpuid

上記の命令を実行すると、ASCII文字列で、GenuireIntelという文字が返ってきます。（ソース参照）

次にファンクション１です。

mov eax, 1

cpuid

この命令を実行することで、EAXにプロセッサシグネチャ、EBXにファンクションフラグ、ECXにFeatureFlag2, EDXにFeatureFlag1が返ってきます。

プロセッサシグネチャの内部構成は次の通りです。

プロセッサシグネチャ

Bit 0～3: Stepping ID

Bit 4～7: Model Number

Bit 8～11: Family Code

Bit 12～13: Processor Type

Bit 14～15: Reserved

Bit 16～19: Extended Model

Bit 20～27: Extended Family

Bit 28～31: Reserved

このうち、Model NumderとFamily Codeの組み合わせでCPUを判断することができます。

（厳密にはProcessor TypeでOverdriveがあったり、Extended Modelでさらに分岐があったりしますが）

ファンクションフラグは、通信用語の基礎知識を見ると以下の通りのようです。

Bit 31～24: APIC ID

Bit 23～16: 論理CPU数

Bit 15～8: CLFLUSH

Bit 7～0: ブランドID

Feature Flag1および2については、CPUにSSEやHTTなどの機能が存在するかかどうかをCPUのフラグで判別できます。

ここでは長くなるので、割愛さしてもらいますが・・・。

詳しくは、こちらから。http://download.intel.com/design/processor/applnots/24161832.pdf

ということで、ここではプロセッサシグネチャについて、実際にプログラムで確認してみます。

コンパイラーはVisual C++ 9.0 Express Editionです。

001 #include "stdafx.h"
002 #include <iostream>
003 
004 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
005 {
006     typedef unsigned int DWORD;
007 
008     struct _cpumatrix {
009         unsigned char cpu_code;
010         std::string desc;
011     } cpumatrix[] = 
012     { 
013         // CPUのマトリックステーブル。左側にFamilyCode, ModelNumberと右側にCPUの文字列を対応づけます。
014         { 0x40, "Intel486 DX processor"},
015         { 0x41, "Intel486 DX processor"},
016         { 0x43, "IntelDX2 processor"},
017         { 0x44, "Intel486 SL processor"},
018         { 0x45, "IntelSX2 processors"},
019         { 0x47, "Write-Back Enhanced IntelDX2 processors"},
020         { 0x48, "IntelDX4 processor"},
021         { 0x51, "Pentium processors(60,66)"},
022         { 0x52, "Pentium Processors(75,90,100,120,133,150,166,200)"},
023         { 0x54, "Pentium processor with MMX technology(166,200)"},
024         { 0x61, "Pentium Pro processor"},
025         { 0x63, "Pentium II processor, model03"},
026         { 0x65, "Pentium II processor, model05, PentiumII Xeon processor, Intel Celeron processor"},
027         { 0x66, "Celeron processor, model06"},
028         { 0x67, "Pentium III processor, model07, and Pentium III Xeon processor, model07"},
029         { 0x68, "Pentium III processor, model 08,Pentium III Xeon processor, model 08,and Celeron processor, model 08"},
030         { 0x69, "Intel Pentium M processor, Intel Celeron M processor model 09"},
031         { 0x6A, "Pentium III Xeon processor, model0Ah"},
032         { 0x6B, "Pentium III processor, model 0Bh"},
033         { 0x6D, "Intel Pentium M processor,90 nm process."},
034         { 0x6E, "Intel Core Duo processor, 65 nm process."},
035         { 0x6F, "Intel Core2 Duo processor, 65 nm process."},
036         { 0xF0, "Pentium 4 processor."},
037         { 0xF1, "Pentium 4 Processor 0.18um process."},
038         { 0xF2, "Pentium 4 Processor 0.13um process."},
039         { 0xF3, "Pentium 4 Processor, Celeron D Processor"},
040         { 0xF4, "Pentium 4 Processor, Pentium D Processor 90nm process"},
041         { 0xF6, "Pentium 4 Processor, Pentium D Processor 65nm process"},
042         { 0x00, "unknown processor"}
043     };
044 
045 
046     // ベンダーIDのチェック
047     char vender_sig[13];
048     __asm {
049         mov eax, 0;                                /* EAXに0を入れる */
050         cpuid;                                    /* CPUID実行 */
051         mov dword ptr [vender_sig + 0], ebx;    /* 最初の4文字 */
052         mov dword ptr [vender_sig + 4], edx;    /* 次の4文字 */
053         mov dword ptr [vender_sig + 8], ecx;    /* 最後の4文字 */
054         mov byte ptr [vender_sig + 12], 0;        /* ラストに \0 */
055     }
056 
057     std::cout << "Vender String = " << vender_sig << std::endl;
058 
059 
060     // プロセッサシグネチャ, ファクションフラグ、Featureフラグのチェック
061     DWORD prosessor_sig, function_flag, feature_flag2, feature_flag1;
062     __asm {
063         mov eax, 1;                        /* EAXに1を入れる */
064         cpuid;                            /* CPUID実行 */
065         mov dword ptr [prosessor_sig], eax;    /* プロセッサシグネチャ */
066         mov dword ptr [function_flag], ebx;    /* ファンクションフラグ */
067         mov dword ptr [feature_flag2], ecx;    /* Featureフラグ */
068         mov dword ptr [feature_flag1], edx;    /* Featureフラグ */
069     }
070 
071     // ステッピングID, モデルナンバー, ファミリーコード, プロセッサタイプ
072     DWORD SteppingID, ModelNumder, FamilyCode, ProcessorType;
073     SteppingID =   prosessor_sig & 0x0000000F;
074     ModelNumder =   ( prosessor_sig & 0x000000F0 ) >> 4;
075     FamilyCode =    ( prosessor_sig  & 0x00000F00 ) >> 8;
076     ProcessorType = ( prosessor_sig & 0x000003000 ) >> 12;
077 
078     // マトリックステーブルから一致する文字列を探します。
079     std::string cpustring = "unknown processor";
080     for ( int i = 0 ; ( cpumatrix[i].cpu_code != 0x00 ) ; i++ ) {
081         if ( ( FamilyCode << 4 ) + ModelNumder == cpumatrix[i].cpu_code ) {
082             cpustring = cpumatrix[i].desc;
083         }
084     }
085 
086     std::cout << "ProcessorType = " << ProcessorType << std::endl;
087     std::cout << "SteppingID = " << SteppingID << std::endl;
088     std::cout << "ModelNumder = " << ModelNumder << std::endl;
089     std::cout << "FamilyCode = " << FamilyCode << std::endl;
090     std::cout << "Processor Desciption = [" << cpustring.c_str() << "]" << std::endl;
091 
092     return 0;
093 }

このコードを実行すると、

Vender String = GenuineIntel

ProcessorType = 0

SteppingID = 7

ModelNumder = 4

FamilyCode = 15

Processor Desciption = [Pentium 4 Processor, Pentium D Processor 90um process.]

のように、CPUの情報が出力されることを確認することができます。

インラインアセンブラ使ってみようぜ書き方編

ながせ — Tue, 25 Mar 2008 18:18:00 GMT

アセンブラ言語は、コンピュータの命令を直接（と言っても機械語でもありませんが、ほぼ１対１で対応するってことで）記述する言語です。

ですが、この言語を使ってプログラミングを行うと、メモリの値を直接のデータアドレスで指定しないといけません。

もともとアセンブラには変数っていう概念はないのでアドレスを計算してあげなければいけないんですけど。

そこで、Visual C++のインラインアセンブラを使うと、C++コードの途中にアセンブラ言語を混ぜることができます。

こうすることで、必要最低限の作業量でMMXやSSEなど、通常のコンパイラが吐いてくれないアセンブラ命令を使うことができたり、CPUIDなどの特殊命令も実行することができます。

インラインアセンブラは次のような記述で使えます。

001 __asm {
002     // インラインアセンブラコードをここに記述
003 }
004

こんな感じ。

まずは、C++で変数を定義して、そこにアセンブラでデータを突っ込んでみましょう。

データのロードにはmov命令を使います。たぶんアセンブラで最も使う命令と思われます。

001 #include <iostream>
002 void main()
003 {
004     int a;
005     __asm {
006         mov a, 256;
007     }
008     std::cout << "a = " << a << std::endl;    // a = 256 と出力される
009 }

MOV命令は

mov dest, src

dest レジスタ,メモリ

src レジスタ,メモリ,即値

となっています。ですので、

001 {
002     int a,b;
003     b = 256;
004     __asm {
005         mov a, b;
006     }
007 }
008

というのは動きません。

次に、足し算命令を使ってみましょう。

足し算命令はaddを使います。

add dest, src

flag OF, SF, ZF, AF, CF, PF

dest レジスタ,メモリ

src レジスタ,メモリ,即値

これをインラインアセンブラで記述してみます。

001#include <iostream>
002void main()
003{
004    int a;
005    __asm {
006        mov a, 256;
007        add a, 128;
008    }
009    std::cout << "a = " << a << std::endl;    // a = 384 と出力される
010}

このときに、MOV命令と違って演算を行うとフラグが立ちます。これは、算術演算を行った時の結果に対して出てくるものです。

CF（キャリーフラグ）

算術命令を行った際に、最上位ビットが繰り上げもしくは繰り下げを行ったときにセットされます。

PF（パリティーフラグ）

演算結果のパリティビット。二進数で１の数が偶数のときに１になる。使ったことがないｗ

AF（補助フラグ）

あまり使わない…かも。調べて分かったら書く。

ZF（ゼロフラグ）

演算結果が0になった場合に１になる。とても使う。

SF（サインフラグ）

演算結果がマイナスになったときに１になる。signedコードなので基本的には最上位ビットと同じ。

OF（オーバーフローフラグ）

~~ビットが越えたときに１になる。たとえば、~~

mov AX, 65530;
add AX, 100;

~~とすると、AXレジスタは16ビットなのでオーバーフローとなり、ビットが立ちます。~~

符号付き演算で、符号が変化したときに１になります。

この値をチェックすることもあります。たとえば、INT 21Hなんかは異常時にCFが1になってくるので、関数の戻り値みたいに使う人もいたり。

といことで、次回はCPUID命令で。

フツーにやってみたAnimal問題

nagase — Fri, 09 Nov 2007 11:26:00 GMT

ネタ元：オブジェクト指向におけるFizzBuzz問題

# チラ裏と同一です。ごめんなさいEclipseのJava2Htmlを使ってみたかったテストです。スミマセン。

ってことでSoundインタフェースを別にしてみました。鳴かない動物はない、とのことでAnimalクラスにSoundableインタフェースをくっつけちゃいました。鳴かない動物をわける場合。

abstract class Animal

を親にもち、

abstract class SoundableAnimal extends Animal implements Soundable

っていうやつと

abstract class Disoundable Animal extends Animal

っていうのに分かれることになりますね。いろいろ問題点多いけれど、ここはひとつ多めにみてくださいまし。

import java.io.*; import java.lang.*; /* 鳴けるインタフェース */ interface Soundable { public abstract void Sound(); public abstract void SetCount(int n); } /* 動物クラス */ abstract class Animal implements Soundable { int sndCount ; String crystring; public Animal() { sndCount = 1; } public void SetCount(int n) { sndCount = n; } public void Sound() { for (int i = sndCount ; i > 0 ; --i ) { System.out.print(crystring); } System.out.println(); } } class Dog extends Animal { public Dog() { crystring = "わん"; } } class Cat extends Animal { public Cat() { crystring = "にゃー"; } } public class Main { public static void main(String[] args) { Animal animal; animal = new Dog(); animal.Sound(); animal.SetCount(3); animal.Sound(); animal = new Cat(); animal.Sound(); } }

関数ポインタでC構造体に関数を入れよう

ながせ — Thu, 25 Oct 2007 10:32:00 GMT

ネタ元：Visual Basic でなんとなくイベントとデリゲート　その４。 - デリゲートとは？ -
チラ裏でも書いたので、関数ポインタ（だけ）について。

変数にポインタがありますが、これと同様に関数にもポインタが使えます。
関数にはアドレス定義されていますので、このアドレスをさすポインタを作ってやることで関数ポインタとして動作させることができます。
ただし、関数は変数と違って、引数や戻り値というものが存在しますので、関数ポインタの宣言は定義先の関数ポインタを同じものを定義します。

戻り値 (*ポインタ名)(引数);

このようにすることで、classの定義がないC言語でもクラス（の、ようなもの）と同じような書き方ができます。

あまりよろしくないですが、使用例。

#include "stdio.h"

/* console構造体を定義 */
typedef struct _console {
int (*Write)(const char *, ...);/* Writeという関数ポインタを定義する */
} console;

console Console;/* グローバル変数領域 */

int main(int argc, char* argv[])
{
int a,b,c;   /* 整数を定義 */
a = 2;       /* 変数にテキトーに値を突っ込む */
b = 3;
c = a + b;

Console.Write = printf;    /* Console構造体内部Writeポインタをprintfと同等にする */

Console.Write("a= %d, b= %d, c = %d\n",a,b,c);/* printfと同様に使える */

return 0;
}

実行結果

a = 2, b = 3, c = 5

Console構造体に配置されているWrite関数ポインタを呼び出すと、内部的にprintfが呼ばれます。
# 余談ですが、最初C++のclassというものがわけわからなかったときにこういう理解をしました^-^;

メモリ番地

ながせ — Mon, 15 Oct 2007 13:14:00 GMT

DSPのアセンブラのプログラミングをやっていると、どうも奇数番地にメモリが配置されていて気になります。
基本的にマイコンと違って、16bitまたは、32bit「しか」扱えないので、x86のように

mov ah,2 # AXのHighレジスタに2を8ビットで代入
mov ax,4c00h # AXレジスタに4C00を16ビットで代入

みたいな柔軟性はありません。そんなわけですから、すべてのメモリ番地に32bitのDWORDデータが存在しているわけですが…。
x86の16bitレジスタもレジスタを上下分割するだけで、実際のメモリ番地としては16bitごとに配置されるわけで奇数には置かれないはずなんですよね。

ところで、Javaのバイトコードなんていうのはどんなインタプリタなんでしょう？
バイトコードっていうからには、8ビットのインタプリタコードのような気がするけれど。

初級アドミニストレータがなくなる

ながせ — Sat, 08 Sep 2007 11:21:00 GMT

http://www.jitec.jp/1_00topic/topic_20070907_public_comment_(1).pdf

斜め読みなので、詳しくはまだ見ていないのですが初級アドミニストレータがなくなって、レベル別になり、

レベル１：エントリー試験

レベル２：基本情報処理技術者試験

レベル３：応用情報処理技術者試験

レベル４：旧テクニカルエンジニア・アプリケーションエンジニア

のような体系になるそうですね。情報セキュリティなんてものもなくなり、アドミニストレータ系はなくなる方向です。

ところで、私は以下のようにかなり前の区分でしかもっていないんですが、

(1) 第2種情報処理技術者 H9秋合格

(2)第1種情報処理技術者試験 H10春合格

(3)ネットワークスペシャリスト H11秋合格

そろそろ、更新がてらレベル３くらい受けておかないとそろそろ化石と科しそうですなぁ。ベンダー系だと更新があるけれど、情報処理試験って更新不要だし。

型付けの強い言語

ながせ — Sun, 02 Sep 2007 22:53:00 GMT

と、言えば私はVHDLだとおもふ。こいつは、物理的な配線配置をするために記述するためにものすごい制約があるんですよね。
たとえば、

C / VHDL
char / std_logic_vector(7 downto 0)
という関係になる。そういうもんだから、

char + char は回路的には本来 std_logic_vector(8 downto 0)にならんといけまへん。
# 8bit同士で足し算すると9bit相当の値を持つってこと。
# CPU的な動作をする場合、8bit + 8bit = 8bitにするならキャリーフラグを立てるので9bit目をキャリーフラグTにするとか。

するってーと、掛け算・割り算とかはどのようにしたら良いのだろう？

スクリプト系は忘却するって

ながせ — Fri, 31 Aug 2007 21:41:00 GMT

前回のコメントでちょっと書きましたが、実は学生時代は電気メインじゃなくてPerlメインでした。CGI関係でデビューしたくらい。で、今はほとんど忘却した罠。

PerlにしてもJavaScriptにしてもなんつーかスクリプト系って忘れるんですよね。逆にC++とかJavaのように型の関連付けがしっかりした言語だと、記憶に留まっていて今頃Javaの言語をまったくできないかっていうと、そうでもなくたぶんそれなりに書けると思われます。

むかしむかし大昔、Visual Basic 2.0なんてプログラムで関数全部common.basなんてファイルに全部突っ込むような仕事をして、たぶん一番大量のソースコードを書いたと思われる昔のVBも、ほとんど忘れてしまった。

で、思えることはスクリプト系が会わない体質なんじゃないかと^-^;

7年も前からだったのか

ながせ — Mon, 23 Jul 2007 13:10:00 GMT

blogのプロファイルの部分がどーも表示されなかったもんだから、とりあえずほかの人のHTMLソースをコピペしてやろうかと思って、とりあえずいっぱい書いてありそうなけろさんところのソースを覗いてみました。

＞主な著書：C/C++ 300の技

(　ﾟдﾟ)
(つд⊂)ｺﾞｼｺﾞｼ
(；ﾟдﾟ)

なぜ俺がここに？？

複数人の共著だったんですけれど、先日までというか先日も気がつきませんでした。7年もたっていまや廃刊になってから同じ本を書いていた方と会うことになるとは。。

世の中不思議な縁っていうものがあるもんだなぁ。