Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen angezeigt.

--- tiny:software:forth [2022/08/04 06:38] – gelöscht - Externe Bearbeitung (Unknown date) 127.0.0.1
+++ tiny:software:forth [2024/12/05 13:20] (aktuell) – [Systembeschreibung] volkerp
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+====== FORTH ======
+  * {{ :tiny:software:tiny_forth.zip |}} JU+TE-FORTH für 4K ES1988 und 6K ES4.0, incl. Assembler-Quellcodes
+  * {{..:forth-83.pdf}} (allg.) FORTH-Lehrgang aus Jugend+Technik, von Dr. H. Hoyer
+  * spezifische Beschreibung der Implementation s. [[#Systembeschreibung|]] (Auszug aus {{:tiny:jutecomp3.pdf|JU+TE 01/1990}})
+{{:tiny:unickel_tiny_v12.jpg?200}} {{:tiny:forth_4k.gif?150|}}
+Das JU+TE-FORTH-System setzt das 4K-System ES1988 sowie 8 Kbyte RAM voraus.
+Das FORTH-System wird von Kassette geladen und läßt sich ab %E000 über PROG oder BASIC starten.
+Basic: einfach mit RUN (+) starten (Basic-Programm CALL %E00A ist im Forth enthalten)\\
+PROG: GE000, L
+  * Start auf %E000
+  * ab %FC00 Magnetbandpuffer, bis dahin frei für Prg. (ca. 2KByte)
+  * Speichern von %E000 bis DP, am einfachsten bis %FBFF
+  * 173 Systemworte
+Beim 6K-ES4.0 wird Forth auf Adresse %D000 geladen. Der Start erfolgt mit
+  M
+  Mon
+  JD000
+{{:tiny:forth_6k_start.gif|}} {{:tiny:forth_6k_words.gif|}}
+Das FORTH für ES4.0 ist eine gepatchte Version des FORTH für ES1988. Die Tastaturabfragen erfolgen anders, z.B. haben QUERY und EXPECT neue Implementierungen. Dafür musste VIEW weichen.
+Weitere Hinweise s.[[#es40|]].
+**Neue Version** Ich habe die Version fürs ES4.0 überarbeitet. Nun ist ein VIEW mit drin (Im Unterschied zum ES1988-VIEW wird VIEW beim Erreichen von CODE beendet, statt in den Monitor zu springen). Außerdem ist diese Version kürzer als das Original!
+===== Systembeschreibung =====
+aus JU+TE 01/1990, Seiten 70-73
+**FORTH-83-System für JU+TE-Selbstbau-Computer**
+Mit der leistungsstarken Programmiersprache FORTH-83 erhält der JU+TE-Computer
+neue Anwendungsmöglichkeiten. Mit diesem Beitrag wird ein von Kassette ladbares
+FORTH-System beschrieben. Nur für Leser, die diese Sprache bereits kennen, ist es
+allerdings in allen Einzelheiten sofort verständlich. Diejenigen, die zum
+Beispiel mit unserem ABC den Einstieg beginnen (vgl. dazu S. 67 ff. in diesem
+Heft), sollten diese Artikel in Griffnähe behalten, um sich gleichzeitig mit
+FORTH-83 und der Handhabung des JU+TE-Systems vertraut zu machen. Die Redaktion
+vermittelt übrigens gern das kostenlose Überspielen des JU+TE-FORTH auf
+eingesandte Magnetbandkassetten (möglichst CrO2; Rückporto in Briefmarken bitte
+nicht vergessen).
+**Wichtige FORTH-Worte außerhalb des Standards**
+VIEW ( -- ) Anzeige einer Wortdefinition: VIEW (name)\\
+LINK (adr -- ) Fortsetzung des Wörterbuchs ab Adresse adr. \\
+INPUT ( -- d) Zahleneingabe mit doppelt genauem Ergebnis. Die Variable DPL wird aktualisiert.\\
+BUSIN (adr -- n) Lesen des Registers mit der Adresse adr (untere acht Bit) in die unteren acht Bit von n.\\
+BUSOUT (n adr -- ) Laden des Registers mit der Adresse adr (untere acht Bit) mit unteren acht Bit von n.\\
+**Konzeption**
+Der JUGEND+TECHNIK-Selbstbau-Computer ist durch geringen Hardwareaufwand
+gekennzeichnet und bietet keinen großen Spielraum für höhere
+Programmiersprachen. Er eignet sich eher für Steuerungsaufgaben als zur
+Textverarbeitung oder Datenbankverwaltung. Unter diesen Bedingungen ist FORTH
+die geeignetste Hochsprache, da sie sowohl maschinennahe Programmierung als auch
+allgemeine Formulierungen unterstützt. Sehr willkommen sind natürlich weitere
+Vorzüge wie die gute Ausschöpfung der Rechenleistung zur Ausführung von
+Anwenderprogrammen. Das JU+TE-FORTH System setzt 8 Kbyte RAM (voll bestückter
+Speichermodul auf Platz 1) voraus. Die ersten fünf Kilobyte benötigt der FORTH-
+Kern, für den Anwender bleiben die restlichen beiden Kilo bis %FC00, wo der
+Magnetbandpuffer beginnt. Da FORTH deutlich weniger Speicherkapazität als BASIC
+in Anspruch nimmt, bieten 2 Kbyte Anwender-RAM sehr viel Platz.
+Das FORTH-System wird von Kassette geladen und läßt sich ab %E000 über PROG oder
+BASIC starten. Beim Sichern (SAVE) von Anwenderprogrammen muß der Kern
+mitgenommen werden, da hier z. B. die Systemvariable DP, die die Endadresse
+speichert, enthalten ist. Am einfachsten ist es, stets den RAM Bereich von %E000
+bis %FBFF auf Kassette zu speichern.
+Das JU+TE-FORTH-System ist ein FORTH-83- Standard-Subset mit
+Standarderweiterungen für doppelt genaue Zahlen. Von den 132 Worten des
+sogenannten notwendigen Wortschatzes fehlen die für die Screenarbeit
+(Quelltextspeicherung) und für die Teilung des Wörterbuchs in Vokabulare nötigen
+sowie die zwanzig in Abb. 1 aufgeführten. Diese werden zum größten Teil implizit
+vom System realisiert, lassen sich aber nicht völlig standardgerecht in
+Anwenderprogramme einbauen.
+Abb 1:
+<code>
+  ‘ , -TRAILING .( >BODY ABORT
+  ABORT" COMPILE CONVERT CREATE
+  DOES> EXECUTE IMMEDIATE LITERAL
+  PAD SPAN [ ['] [COMPILE] ]
+</code>
+**Besonderheiten**
+Auf die Screenarbeit wurde verzichtet, da mit der Bildschirmgröße und RAM-
+Austattung des JU+TE-Computers zu enge Grenzen gesetzt sind. Statt dessen können
+mit dem Wort VIEW alle Wörterbucheinträge rückübersetzt werden.
+Die Vorsätze LIT und DLIT kennzeichnen dabei mit einfachen (16 bit) und mit
+doppelter (32 bit) Genauigkeit gespeicherte Zahlen. Sonst erzeugt VIEW die
+gleiche Anzeige, die für die Eingabe von Doppelpunktdefinitionen nötig ist.
+Maschinenprogramme kennzeichnet VIEW mit CODE. Anschließendes Betätigen der
+ENTER-Taste bringt den Maschinencode im DATA-Modus, der mit OFF wieder verlassen
+werden kann, zur Anzeige. Jede andere Taste unterdrückt diese Ausgabe.
+{{:tiny:forth_4k_view.gif?150 |}}
+Die Übersicht über das Wörterbuch ist damit ganz einfach: WORDS bringt die Namen
+(jeweils sieben untereinander) zur Anzeige, wobei mit der ENTER-Taste
+fortgesetzt und mit jeder anderen abgebrochen werden kann. VIEW mit
+anschließender Namenseingabe zeigt die Wortdefinition auf dem Bildschirm. Damit
+kann der Quelltext mit Papier und Bleistift leicht verwaltet und sogar
+nachträglich erzeugt werden. FORTH ist flexibel genug, um auch mit minimaler
+Hardware auszukommen. Das JU+TE-FORTH-System speichert alles im Wörterbuch
+(inline) und benötigt daher keine weiteren Dateien. Beim Übersetzen von Eingaben
+entsteht direkt das entsprechende Maschinenprogramm, was sogar den sonst
+üblichen Abstand zwischen der Spitze des Wörterbuchs und dem Pufferspeicher PAD
+überflüssig macht. Das erste Byte eines Wörterbucheintrags enthält nur den
+Count, die Kennzeichnung als normales (%00) oder als Immediate Wort (%01) folgt
+als zusätzliches Byte dem Linkfeld. Es wurde zum Kennzeichnen von
+Strukturwörtern (z. B. DO) und zur Steuerung des Rückübersetzens eingeführt. Der
+Rumpf ist ein ausführbares Maschinen-Unterprogramm, das sowohl Codefeld als
+auch Parameterfeld realisiert (Abb. 2). Das Wort >BODY ist damit ohne Sinn. Zum
+sofortigen Ausführen wird die Eingabe in einen solchen Rumpf an die Spitze des
+Wörterbuchs übersetzt und anschließend gerufen. Wenn sich das Wörterbuch nach
+vielen Erweiterungen einmal der oberen Anwender-RAM-Grenze %FBFF gefährlich
+nähert, kann mit dem Wort LINK die Fortsetzung an beliebiger anderer Stelle (auf
+einem weiteren Speichermodul) ausgelöst werden. LINK nimmt die
+Fortsetzungsadresse vom Stack. Die aktuelle Endadresse des Wörterbuchs läßt sich
+mit Hilfe von HERE jederzeit anzeigen (Abb. 3).
+Abb 2:
+<a2s>
+#----------------------#
+| Countbyte 100XXXXX   |
+#----------------------#
+| Name ASCII           |
+#----------------------#
+| Linkfeld (High, Low) |
+#----------------------#
+| Kennbyte             |
+#----------------------#
+| Maschinencode        |
+| (Rumpf, = CFA = PFA) |
+#----------------------#
+</a2s>
+Abb 3: Anzeige der Wörterbuchgrenze:
+  HEX HERE U. DECIMAL
+Für die Zahleneingabe gelten allgemein übliche Regeln: Die Ziffern werden mit
+Hilfe der aktuellen Zahlenbasis (Variable BASE) in eine einfach genaue Dualzahl
+gewandelt. Enthält das Zahlwort jedoch einen Dezimalpunkt, erfolgt die
+Weiterverarbeitung mit doppelter Genauigkeit. Die Variable DPL erhält die Anzahl
+der rechts vom Dezimalpunkt stehenden Ziffern (DPL := -1, wenn kein Punkt). Ein
+Minuszeichen im Zahlwort bewirkt das Negieren des gewandelten Wertes. Die in
+Standardprogrammen übliche Zahleneingabe mit SPAN und CONVERT läßt sich mit dem
+JU+TE-FORTH-Kern nicht standardgerecht ausführen. Die Schwierigkeiten
+resultieren aus der Nutzung des Bildwiederholspeichers als Eingabepuffer. Statt
+dessen gibt es hier das Wort INPUT, das eine Zahleneingabe mit ENTER als
+Abschluß fordert und als doppelt genaue Zahl auf dem Stack hinterläßt.
+FORTH arbeitet mit Speicheradressen. Zum Standard gehören keine Worte, die sich
+auf Register beziehen. Passend zum FIG-FORTH für die Kleincomputer KC 85 enthalt
+das JU+TE-FORTH-System die Wörter BUSIN und BUSOUT, die wie @ und ! wirken, aber
+mit Register- statt Speicheradressen arbeiten (KC: E/A-Adressen). Da sich der
+Stack in den Registern %20 bis %4F des Einchip-Mikrorechners befindet, muß auch
+BUSIN statt @ für die Anzeige des Stackinhalts verwendet werden. Abb. 4 gibt
+zwei dafür gut geeignete Definitionen. Das Zeichen @ wird übrigens mit SHIFT P
+eingegeben. Das Reservieren von Freibereich im Wörterbuch läßt sich allgemein
+mit n ALLOT (ENTER) ausführen. Bei n = 9 und n = 10 muß beim JU+TE-FORTH nach n
+die ENTER-Taste zusätzlich betätigt werden, damit sich die compilierte Eingabe
+und das zu verschiebende Linkfeld nicht gegenseitig stören. Das hängt damit
+zusammen, daß als Eintritt für die Suche nach Wortdefinitionen an der Spitze des
+Wörterbuchs (HERE) einfach die Adresse des zuletzt eingetragenen Wortnamens
+(Linkfeld) steht.
+Abb 4: Anzeige des Stackinhalts:
+<code>
+: S. 78 SP@ DO I
+  BUSIN I 1+ BUSIN
+UM* DROP + CR
++LOOP ;
+: STACK DEPTH 0> IF
+  S. ELSE ." LEER"
+  THEN ;
+</code>
+FORTH lebt grundsätzlich vom Erweitern des Wörterbuchs. Fehlende Standardworte
+sind kein großes Problem, da sie sich grundsätzlich nachtragen lassen. (Das
+Überführen von TINY-BASIC in extended BASIC ist dagegen z. B. völlig unmöglich.)
+Die in Abb. 1 aufgezählten Wörter werden zumindest im JU+TE-FORTH-System kaum
+benötigt (vgl. INPUT für SPAN und CONVERT). Am ehesten wird CREATE vermißt. Es
+läßt sich mit VARIABLE (name) -2 ALLOT ersetzen. Das in Verbindung mit CREATE
+interessante Komma kann, wie in Abb. 5 dargestellt, nachgetragen werden. Das
+Wort J, das bei verschachtelten DO ... LOOP-Strukturen den Index der
+nächstäußeren Schleife zum Stack kopiert, setzt voraus, daß die innere Schleife
+als Wort definiert wurde und so nur mit dem Namen in der äußeren erscheint. Das
+trägt den Stilforderungen Rechnung, die nur eine Struktur wie DO ... LOOP in
+einer Doppelpunktdefinition zulassen.
+Abb 5: Eintragen von TOS ins Wörterbuch (n --):
+<code>
+  : , HERE 2 ALLOT ! ;
+</code>
+**Maschinenprogramme**
+Das Wort CODE gestattet Wortdefinitionen in Maschinensprache. Nach Eingeben des
+Wortnamens und Betätigen der ENTER Taste ruft das JU+TE-FORTH-System das
+Betriebsprogramm DATA mit dem ersten Byte des Rumpfes auf der Eingabeadresse.
+Ab dort kann das Maschinenprogramm eingetragen werden. Der Registerpointer steht
+beim Rufen von Maschinenprogrammen auf %10. Die Arbeitsregister r2 und r3
+speichern den TOS. Zum Rechnen stehen r4 bis r11 zur Verfügung. Auch die
+Register %02 bis %0F (einschließlich der Ports) dürfen benutzt werden. Beim
+Zugriff auf den Bereich ab %50 ist das Betriebssystem zu berücksichtigen. Die
+Register %20 bis %4F bleiben für den Stack reserviert und damit tabu.
+Stackpointer ist das Arbeitsregister r15. Diese Aufteilung gestattet das
+Verwenden der allgemein nutzbaren Betriebs-Unterprogramme (vgl. JU+TE 5/89 S.
+) auch für das FORTH-System.
+Nach Eingabe des letzten Bytes des Maschinen-Unterprogramms (meist AF) wird die
+Definition mit OFF abgeschlossen. Dabei verwendet das FORTH-System die aktuelle
+Eingabeadresse als HERE (Adresse des ersten freien Bytes). Es ist daher nicht
+gleichgültig, in welchem Zustand der DATA-Modes verlassen wird. Soll die
+automatische Adreßberechnung (Binden) zum Einsatz kommen, müssen die
+betreffenden Operandenbytes bei der Eingabe zunächst frei bleiben (z.B. %FF).
+Nach Eingabe dieses unfertigen Programms unter FORTH kann es mit VIEW angezeigt
+werden. Über RESET und PROG ist das Nachtragen der Marken und schließlich das
+Binden nötig. Nach dem Neustart des FORTH-Systems steht das neue Wort dann zur
+Verfügung. Die Adresse der Markentabelle sollte bei diesem Verfahren vor Beginn
+der Definition des Maschinenprogramms bereits vereinbart sein, damit PROG gleich
+zur richtigen Adresse führt.
+**Anwendung**
+Das JU+TE-FORTH-System besitzt eine hohe Ausführungsgeschwindigkeit. Im
+Vergleich zu anderen FORTH-Systemen dauert jedoch die DO-LOOP-Schleife länger,
+da das erforderliche Verwalten von Index und Grenze im Return-Stack beim
+Einchip-Mikrorechner größere Umstände macht. Das Übersetzen von Eingaben
+erledigt ein Interpreter. Die hier spürbaren Laufzeiten beeinträchtigen aber
+nicht die Geschwindigkeit beim Ausführen auf diese Weise erzeugter
+Maschinenprogramme (im Rumpf).
+Die Übertragbarkeit von FORTH-Programmen auf andere Rechner setzt voraus, daß in
+den Definitionen ausschließlich der Standardwortschatz verwendet wird.
+Maschinenprogramme, die mit CODE erfaßt wurden, zählen grundsätzlich nicht dazu.
+Übertragbar ist stets der Quelltext, nicht jedoch das auf Kassette speicherbare
+Wörterbuch. Das hat auf anderen Rechnertypen mit Sicherheit Abweichungen, auch
+wenn das gleiche FORTH-Programm kompiliert wurde.
+Viel Spaß beim Programmieren in FORTH!
+Dr. Helmut Hoyer
+**HINWEIS**
+JU+TE 01/1990, Seiten 70-73
+Zunächst noch ein Hinweis zum
+FORTH-System, das auf an
+JU+TE eingesandte Magnetbandkassetten
+geladen wird:
+Dieses Programm nutzt den
+RAM-Modus des 4-K-Betriebssystems
+zur Anzeige
+und zur Eingabe von Maschinenprogrammen
+in FORTH-Wörtern.
+Befindet sich das
+Betriebssystem in einem U
+C oder U 2764 C, gilt die
+Startadresse %1352. Ist das
+Betriebssystem in zwei U 2716
+C geteilt, beginnt der RAM-Modus
+jedoch auf %2352. In
+diesem Fall müssen im
+FORTH-System die Bytes auf
+den Adressen %EBEB und
+%EDD3 von %13 auf %23
+geändert werden, damit die
+Anwendung des Wortes CODE
+klappt. Für diese Änderung
+eignet sich der RAM-Modus,
+nach Laden des FORTH-Systems
+aus dem Resetmenü gestartet, am besten.
+===== Einstieg =====
+Als kleines "Programm" zum Einstieg kann man die Malfolge nehmen
+<code>
+: MALFOLGE 11 1 DO DUP I * . LOOP DROP ;
+</code>
+Damit hat man ein Programm (eine neues FORTH-Wort) "MALFOLGE" definiert. Mit einer Zahl davor wird die Malfolge 1*n .. 10*n ausgegeben:
+MALFOLGE
+MALFOLGE
+  -2 MALFOLGE
+MALFOLGE
+Als weiteren Einstieg kann ich das auch Handbuch zum KC85-Forth empfehlen. Es ist sehr gut geschrieben. Über weite Teile kann man das auch für den TINY nehmen, z.B. "Elefanten füttern"! http://www.mpm-kc85.de/dokupack/M026_FORTH.pdf
+===== ES4.0 =====
+  * angepasstes FORTH, Laden mit LD000
+  * Starten mit JD000, entspricht im  wesentlichen dem FORTH des 4K-Systems,  wurde aber auf %D000 verschoben
+  *  Befehl VIEW existiert nicht
+  *  Befehl CODE ruft den MON auf, in Register %20/21 steht, wo man mit Eintragen des Codes beginnen kann, vor  Rueckkehr mit Q in %20/21 die Adresse  hinter dem Code eintragen
+  *  Nutzt den 80-Zeichen-Modus des EDI
+  *  Vor einer Eingabezeile braucht kein so  merkwuerdiges Zeichen stehen wie bei  4K-Version
+  *  Letzte Position der Eingabezeile wird  normalerweise nicht genutzt, wenn dort  aber ein \ Zeichen steht, wird noch  die Eingabe der naechsten Zeile abge wartet, bevor sie verarbeitet wird.  Das kann man bis zu 2 mal machen, beim  3. mal erscheint \#MSG als Fehler  also max. 237 Zeichen pro Zeile
+  *  %F300-F3FF wird als Zeilenpuffer genutzt.