а = 1 + (n - 1) mod г. Предусмотрите специальный вход для случая г = 1. Перечислите характеристики новой подпрограммы, взяв за образец (4).

5. [21] Предположим, вмашине MIX нет регистра J. Прид>майте способ связи подпрограмм, не использующий регистр J. Проиллюстрируйте свое изобретение на примере, написав подпрограмму НАХ100, фактически эквивалентную (1). Сформулируйте характеристики этой подпрограммы аналогично тому, как это сделано в (4). (Придерживайтесь принятых для MIX соглашений о самомодифицирующемся коде.)

► 6. [26] Предположим, в MIX нет оператора MOVE. Напищите подпрограмму с именем MOVE, такую, чтобы ее последовательность вызова "JMP MOVE; NOP А, 1(F)" давала такой же эффект, как и "MOVE А, 1(F)", если бы последнее было допустимо. Единственные отличия должны заключаться в воздействии на регистр J и в том, что время выполнения подпрограммы несколько увеличится.

► 7. [20] Почему к самомодифицирующемуся коду сейчас относятся неодобрительно?

1.4.2. Сопрограммы

Подпрограммы - это частные случаи более общих программных компонентов, называемых сопрограммами. В противоположность несимметричной связи между главной программой и подпрограммой, между сопрограммами, которые вызывают одна другую, существует полная симметрия.

Чтобы понять, что представляет собой сопрограмма, давайте посмотрим на подпрограммы с другой стороны. В предыдущем разделе мы придерживались той точки зрения, что подпрограмма - это некая аппаратная реализация, которая используется для сокращения количества строк в программе. Это, конечно, правильно, но возможна и другая точка зрения. Можно рассматривать главную программу и подпрограмму как группу программ, причем каждый член группы должен выполнять определенную работу. Главная программа в процессе своей работы активизирует подпрограмму, последняя выполняет собственную функцию, а затем активизирует главную программу. Мы можем выйти за узкие рамки своих представлений и вообразить, что с точки зрения подпрограммы, когда она осуществляет выход, именно она вызывает главную программу. Главная программа продолжает выполнять свои обязанности, а затем "выходит" в подпрограмму. Подпрограмма работает, а затем снова вызывает главную программу.

Эта несколько надуманная философия на самом деле полностью отражает ситуацию с сопрограммами, для которых невозможно определить, где главная программа, а где подпрограмма. Предположим, имеются сопрограммы АиВ. Программируя А, можно считать, что В - это подпрограмма; в свою очередь, программируя В, как подпрограмму можно рассматривать уже А. Таки.м образом, в сопрограмме А команда "JMP В" используется для активизации сопрограммы В. В сопрограмме В команда "JMP А" применяется для того, чтобы снова активизировать сопрограмму А. Каждый раз при активизации сопрограмма возобновляет выполнение своей программы с той точки, в которой действие было приостановлено в прошлый раз.

Сопрограммами АиВ могут быть, например, две программы, играющие в шахматы. Их можно скомбинировать так, чтобы они играли одна против другой.

в MIX подобная связь между сопрограммами А и В осуществляется путем включения в программу следующих четырех команд.

А 9TJ ВХ В STJ АХ

АХ JMP А1 ВХ JMP В1

Для передачи управления любой из сопрограмм требуется четыре машинных такта. Первоначально АХ и ВХ установлены на переход к начальным точкам каждой сопрограммы, А1 и В1. Предположим, сначала запускается сопрограмма А; она начинает выполняться с команды, которая находится в ячейке А1. Когда сопрограмма А выполняет, скажем, команду "JMP В" из ячейки А2, команда из ячейки В сохраняет в АХ содержимое rJ, скажем, команду "JMP А2+1". Команда йЗ ВХ переносит нас в ячейку В1, и вслед за этим начинает выполняться сопрограмма В. В конце концов она доходит до команды "JMP А", которая находится, скажем, в ячейке В2. Мы сохраняем содержимое rJ в ВХ и переходим к ячейке А2+1, продолжая вьшолнять сопрограмму А до тех пор, пока управление снова не перейдет к В, которая сохраняет содержимое регистра J в АХ, переходит к В2+1 и т. д.

Главное различие между связями "программа-подпрограмма" и "сопрограмма- сопрограмма", как видно из предыдущего примера, состоит в том, что подпро-гра.мма всегда начинается с самого начала (как правило, это фиксированная точка), а главная программа или сопрограмма всегда начинается с места, следующего за той точкой, в которой ее выполнение было прекращено в прошлый раз.

Необходимость использования сопрограмм на практике естественным образом возникает в случае, когда они связаны с алгоритмами ввода и вывода. Приведем такой пример. Предположим, что в обязанности сопрограммы А входит считывание перфокарт и выполнение такого преобразования входных данных, которое сводит их к последовательности элементов. Другая сопрограмма, которую мы будем называть В, выполняет дальнейшую обработку этих элементов и печатает ответы. В периодически запрашивает последующие элементы ввода, полученные А. Таким образом, сопрограмма В вызывает А каждый раз, когда ей нужен следующий элемент ввода, и сопрограмма А вызывает В каждый раз, когда находит элемент ввода. Читатель может сказать: "Ну что ж, В - это главная программа, а А - просто подпрограмма для выполнения ввода". Но это утверждение становится уже не таким правильным, когда процесс А оказывается очень сложным. В действительности можно считать, что А - это главная программа, а В - подпрограмма, выполняющая вывод, и приведенное выше описание останется верным. Но полезность идеи сопрограммы обнаруживается между этими двумя крайностями, когда и А, и В достаточно сложны и каждая из них вызывает другую много раз из различных точек. Подобрать небольшие, простые примеры сопрограмм, иллюстрирующие важность этой идеи, весьма трудно. В случаях, когда применение сопрограмм приносит наибольшую пользу, эти сопрограммы, как правило, оказываются довольно большими.

Чтобы рассмотреть сопрограммы в действии, воспользуемся таким примером. Предположим, необходимо написать программу, преобразующую один код в другой. Входной код, который нужно преобразовать, представляет собой последовательность буквенно-цифровых символов, заканчивающуюся точкой, например

A2B5E3426FG0ZYW3210PQ89R. (2)

Эта последовательность выбивается на перфокартах; пустые колонки, встречающиеся на перфокартах, игйорируются. Входные данные интерпретируются следующим образом, слева направо: если следующий символ - цифра О, 1, ..., 9 (обозначим ее через п), то он указывает на (п -I- 1) повторение следующего символа независимо от того, является ли он цифрой. Нецифровой символ обозначает сам себя. Выходные данные нашей программы должны представлять собой последовательность, полученную указанным образом и разделенную на группы по три символа. Последовательность заканчивается с появлением точки; в последней группе может быть менее трех сн.мволов. Например, последовательность (2) должна быть преобразована нашей программой в следующие группы символов:

ABB BEE ЕЕЕ Е44 446 66F GZY W22 220 OPQ 999 999 999 R. (3)

Обратите внимание, что 3426F означает не 3427 повторений буквы F, а четыре четверки и три шестерки, за которыми следует буква F. Если входная последовательность имеет вид 1., то на выходе будет просто ., а не .., поскольку первая же точка заканчивает вывод. Наша программа должна выбить выходные данные на перфокартах - по шестнадцать групп на каждой карте, за исключением, возможно, последней

Для вьшолнения такого преобразования напишем две сопрограммы и одну подпрограмму. Подпрограмма с имене.м NEXTCHAR предназначена для нахождения непустых символов (т. е не пробелов) во входных данных и помещения каждого последующего такого символа в регистр А.

01 * ПОДПРОГРАММА ВВОДА СИМВОЛОВ

02 READER EQU 16 Номер устройства чтения перфокарт

03 INPUT ORIG *+16 Место для входных карт

04 NEXTCHAR STJ 9F Вход в подпрограмму

05 JXNZ 3F Первоначально гХ = О

06 1Н J6N 2F Первоначально г1б = О

07 IN INPUT (READER) Читать следующую карту

08 JBUS * (READER) Ожидать заверщения

09 ENN6 16 Пусть г1б указывает на следующее слово.

10 2Н LDX INPUT+16,6 Взять следующее слово из ввода.

11 INC6 1 Продвинуть указатель

12 ЗН ENTA О

13 SLAX 1 Следующий символ -+ гА

14 9Н JANZ * Пропустить пробелы

15 JMP NEXTCHAR+1

Эта подпрограмма имеет следующие характеристики. Последовательность вызова: JMP NEXTCHAR.

Состояние при входе: гХ = количество символов, которые еще будут исполь-

зованы; г16 указывает на следующее слово или г16 = 0. указывая, что нужно читать новую карту.

Состояние при выходе: гА = следующий непустой символ ввода; гХ и г16 настроены для следующего входа в NEXTCHAR.