RA-Machine-PyInterpreter

ランダムアクセスマシン(RAM)モデルに基づいて記述されたプログラムを実行するシミュレータ

　

ランダムアクセスマシン

無限のメモリと等しい命令コスト( $\mathcal{O}(1)$ )を持つ計算機モデル。
入力用テープ，出力用テープ，メモリ，プロセッサで構成される。

入力用テープ

プログラムへの入力値(整数)がシーケンシャルに記録されたRead-Onlyなテープ。ランダムアクセスはできず，先頭から逐次読み込むのみである。

出力用テープ

プログラムからの出力値(整数)がシーケンシャルに記録されるWrite-Onlyなテープ。本プログラムではコンソール上の出力される。

メモリ

番地はr0，r1，r2…と記述され，整数値が格納される。
r0は演算専用のアキュムレータである。何らかの演算を行う際は，LOAD命令で対象の値をr0に読み出す必要がある。

参考文献

https://www.geeksforgeeks.org/what-is-random-access-machine/

　

命令セットおよび記述方法

命令	説明	例
LOAD	パラメータに指定されたアドレスからr0にデータをコピーする	LOAD 1
STORE	r0からパラメータに指定されたアドレスにデータをコピーする	STORE 1
ADD	r0にパラメータで指定されたアドレスの値を加算する	ADD 1
SUB	r0にパラメータで指定されたアドレスの値を減算する	SUB 1
MULT	r0にパラメータで指定されたアドレスの値を乗算する	MULT 1
DIV	r0にパラメータで指定されたアドレスの値を除算する	DIV 1
JUMP	パラメータで指定されたラベルにジャンプする	JUMP loop
JZERO	r0が0のとき，パラメータで指定されたラベルにジャンプする	JZERO loop
JGTZ	r0が1以上のとき，パラメータで指定されたラベルにジャンプする	JGTZ loop
READ	テープからパラメータに指定されたアドレスにデータを読み込む	READ 1
WRITE	パラメータに指定されたアドレスのデータを出力する	READ 1
HALT	プログラムを終了する	HALT

ラベル

ラベルを指定する際は，ジャンプ先の行の先頭にラベル名を指定し，末尾にセミコロン:をつける。
ラベル名に使用できる文字は，半角英数字(大文字，小文字)，アンダーバー_およびハイフン-である。
例: loop_1:　

間接アドレス指定

LOAD，STORE，ADD，SUB，MULT，DIV，READ，WRITE命令は，パラメータ指定時にアドレスの前に*を付加することで間接アドレスを指定できる。
C言語でいうところのポインタと同等である。
例: LOAD *1 (r1に格納されているアドレスに格納されているデータをr0にコピーする)

即値

LOAD，ADD，SUB，MULT，DIV，WRITE命令は，パラメータ指定時に数値の前に=を付加することで即値を指定できる。
例: LOAD =1 (r0に1を格納する。)

コメントアウト

;以降に記述された文字はコメントとなる。

例

r1を0で初期化する例を以下に示す

LOAD =0 ;即値0をr0に格納
STORE 1 ;r0の値をr1に格納(この場合は0)

r1に10がセットされている状態で，その値に5を加算して出力する例を以下に示す

LOAD 1  ;r0 ← r1 (10)
ADD =5  ;r0 ← r0 + 5 (15)
STORE 1 ;r1 ← r0 (15)
WRITE 1 ;r1の値を出力

'r1'をポインタとして，'r2'から'r5'の値を出力する例を以下に示す

LOAD =2   ;r2から出力するので即値2
STORE 1   ;r1 ← r0 (2)
loop:
WRITE *1  ;r1の指すアドレスの値を出力
LOAD 1    ;r1をr0にロード
ADD =1    ;r0をインクリメント
STORE 1   ;r0をr1にコピー
SUB =5    ;r0から5を引く(条件分岐のため)
JGTZ end  ;r0が1以上であれば，r5まで出力が終わっているのでラベルendにジャンプ
JUMP loop ;それ以外であればラベルloopにジャンプ
end:
HALT

　

実行方法

Windows

python main.py <RAMファイル名>

MacOS，Linux

python3 main.py <RAMファイル名>

注意！　RAMファイルはUTF-8かShift-JISでエンコーディングする必要がある

コマンドライン引数

引数	説明	例
-d	デバッグモードを有効にする。実行時の詳細がすべて出力されるため，プラグラムのデバッグ中は推奨	-d
-t	入力テープファイル名を指定する	-t <入力テープファイル名>

　

サンプルファイル実行方法

選択ソート

python3 main.py sample/selection_sort.ram -t sample/selection_sort.tape