カーネル

KERNAL ^[1]は、コモドールの8ビットホームコンピュータのROM常駐オペレーティングシステムコアの名称です。1977年のオリジナルのPETに由来し、その後継機種であるVIC-20、コモドール64、Plus/4、コモドール16、コモドール128で使用された拡張された関連バージョンが続きました。

コモドールの 8 ビット マシンの KERNAL は、IBM PC 互換機のBIOSとほぼ同等の低レベルでハードウェアに近い OS ルーチン(これも ROM にあるBASIC インタープリタルーチンとは対照的) と、高レベルでデバイスに依存しない I/O 機能で構成されています。これはRAM 内のジャンプ テーブルを介してユーザーが呼び出すことができ、その中心 (最も古い) 部分は、下位互換性のため^[2]、8 ビット シリーズ全体でほぼ同じままです。KERNAL ROM は、8 ビット CPU の 64 KB アドレス空間 ($E000–$FFFF) の最後の 8 KBを占めます。

ジャンプテーブルは、ユーザーが作成したルーチンを指すように変更することができます。たとえば、高速ローダーを統合して、その高速置換ルーチンがシステム全体で使用されるようにしたり、システムのテキスト出力ルーチンを文字モードではなくビットマップモードで動作するルーチンに置き換えたりすることができます。ジャンプテーブルのこのような使用法は、当時の小型コンピュータでは新しいものでした。^[3]

VIC-20 のカートリッジ用に公開されたAdventure International のゲームは、KERNAL を使用するソフトウェアの例です。ジャンプ テーブルのみを使用するため、ゲームはメモリをディスクにダンプし、Commodore 64 にロードして、変更せずに実行できます。^[4]

KERNAL は当初、ジョン・フィーガンズによってコモドール PET 用に作成され、BASIC ルーチンをオペレーティング システムから分離するというアイデアを導入しました。その後、ロバート・ラッセルなど数名によって開発が進められ、VIC-20 と C64 向けの多くの機能が追加されました。

KERNALのシンプルだが特徴的な使用例として、次の6502 アセンブリ言語サブルーチン^{[5] （} ca65アセンブラ形式/構文 で記述）が挙げられます。

   CHROUT = $ffd2 ; CHROUTは文字出力ルーチンのアドレスです
   CR = $0d ;キャリッジリターンのPETSCIIコード 
   ;
   こんにちは：
           ldx #0 ; xインデックスレジスタに0をロードして文字0から開始します
   次：
           lda message,x ; アドレス message+x からアキュムレータにバイトをロードします
           beq done ; アキュムレータがゼロを保持している場合は、終了し、ループから分岐します。
           jsr CHROUT ; CHROUT を呼び出して、現在の出力デバイス (デフォルトは画面) に文字を出力します。
           inx ; x を増分して次の文字に移動する
           bne next ; 最後の文字がゼロでない間ループバックします (最大文字列長 255 バイト)
   終わり：
           rts ; サブルーチンから戻る
   ;
   メッセージ：
           .byte "こんにちは、世界！ "
           .byte CR, 0 ; 文字列の終わりを示すキャリッジリターンとゼロ

このコード スタブはCHROUT、アドレス (65490) にあるルーチンを使用して$FFD2、テキスト文字列をデフォルトの出力デバイス (たとえば、ディスプレイ画面) に送信します。

KERNALはPET時代からコモドール社内ではカーネル^{[6]として知られていましたが、1980年にロバート・ラッセルがノートの中でこの単語を}カーネルと誤って綴りました。コモドールの技術ライターであるニール・ハリスとアンディ・フィンケルがラッセルのノートを集めてVIC-20プログラマーズマニュアルの基礎として使用したとき、このスペルミスはそのまま残りました。^[7]

初期のコモドール神話によると、作家/プログラマーのジム・バターフィールドらによって報告された「単語」KERNAL は、Keyboard Entry R ead、N etwork、A nd Link を表す頭字語 (または、おそらくバックロニム) であり、その役割を考えると、実際は理にかなっています。Berkeley Softworks は後に、 8 ビット ホーム コンピューター用のGUI OSのコア ルーチンに名前を付けるときにこれを使用しました。GEOS KERNALです。

驚くべきことに、KERNAL は、 UnixやPlan-9のものとまったく同じではないデバイスに依存しない I/O API を実装しましたが、公に知られている限り、実際にこれを利用した人は誰もいません。後者のシステムでは「すべてがファイルである」と合理的に主張できる一方で、前者では「すべてがGPIBデバイスである」と簡単に主張できる人もいます。

当時の 6502 アーキテクチャの制限により、I/O チャネルを開くには 3 つのシステム コールが必要です。最初のコールでは通常、システム コールを通じて論理ファイル名を設定しますSETNAM。2 番目のコールでは、通信するSETLFSGPIB/ IEEE-488OPEN 「デバイス」アドレスを確立します。最後に、実際のトランザクションを実行するために が呼び出されます。次に、アプリケーションは、システム コールCHKINとCHKOUTシステム コールを使用して、それぞれアプリケーションの現在の入力チャネルと出力チャネルを設定します。アプリケーションは、同時に開くことができるファイルの数に制限はありません (システム依存の制限まで。たとえば、C64 では、一度に開くことができるファイルは 10 個です)。その後、およびは、CHRINそれぞれCHROUT実際に入力と出力を行うために役立ちます。CLOSE次に、チャネルを閉じます。

通常の状況ではデバイスを動的に作成または破棄することはできないため、I/O チャネルを「作成」するためのシステム コールは存在しないことに注意してください。同様に、 Unix のioctl () などの「I/O 制御」機能を検索したり実行したりする手段も存在しません。実際、KERNAL はここで Plan-9 の考え方に非常に近いことが証明されています。Plan-9 では、アプリケーションが指定されたデバイスへの特別な「コマンド」チャネルを開き、そのような「メタ」または「帯域外」トランザクションを実行します。たとえば、ディスクからファイルを削除 (「スクラッチ」) するには、ユーザーは通常、S0:THE-FILE-TO-RMVデバイス 8 または 9、チャネル 15 で呼び出されるリソースを「開きます」。Commodore 8 ビットの世界では、確立された慣例に従って、チャネル 15 は周辺機器の「コマンド チャネル」を表し、例外的なケースも含め、コマンドと結果の両方を通信するためにメッセージ パッシング テクニックに依存しています。たとえば、Commodore BASICでは、次のようなソフトウェアが見つかるかもしれません。

    70 ... 80 REM ROTATE ログが現在論理チャネル #1 で開かれています。90 CLOSE 1 100 OPEN 15、8、15 、「R0:ERROR.1=0:ERROR.0」: REMファイルERROR.0の名前を ERROR.1 に変更110 INPUT# 15 、A 、B$ 、C 、D : REM エラー チャネルを読み取り120 CL ​​OSE 15 130 IF A = 0 THEN GOTO 200 140 PRINT 「ログ ファイルの名前変更エラー:」150 PRINT 「CODE:」+ A 160 PRINT 「MSG:」+ B $ 170 END 200 REMここで処理を続行し、進行中に新しいログ ファイルを作成します... 210 OPEN 1、8、1 、「0:ERROR.0、S、W」220 ... 
     
      
      
      
      
         
      
      
      
     
     
      
     

確立されたドキュメントによると、デバイス番号は [0,16] の範囲に制限されています。ただし、この制限は IEEE-488 プロトコルの特定の適応から生じたもので、実際には外部周辺機器にのみ適用されます。関連するすべての KERNAL システム コールがベクトル化されているため、プログラマーはシステム コールをインターセプトして [32,256] の範囲の任意のアドレスを持つ仮想デバイスを実装できます。デバイスドライバーバイナリをメモリにロードし、KERNAL I/O ベクトルにパッチを適用すれば、その瞬間から新しい (仮想) デバイスをアドレス指定できるようになります。これまでのところ、この機能が利用されていることは公に知られていません。その理由はおそらく次の 2 つであると考えられます。(1) KERNAL ではデバイス ID を動的に割り当てる手段が提供されていないこと、(2) KERNAL では再配置可能なバイナリ イメージをロードする手段が提供されていないことです。したがって、I/O 空間とメモリ空間の両方での衝突の負担はユーザーに課せられ、さまざまなマシン間のプラットフォーム互換性はソフトウェア作成者に課せられます。ただし、必要に応じてこれらの機能のサポート ソフトウェアを簡単に実装できます。

論理ファイル名の形式は、アドレス指定された特定のデバイスによって異なります。もちろん、最も一般的に使用されるデバイスはフロッピー ディスク システムで、 に似た形式を使用します。MD:NAME,ATTRSここで、M は一種のフラグ (ディレクトリ リストの場合は $、ファイルが既に存在する場合は上書きすることを示す場合は @、そうでない場合は未使用)、D は (オプションの) 物理ディスク ユニット番号 (デュアル ドライブ システムの場合は 0: または 1:、1541 などのシングル ディスク ユニットの場合は 0: のみ。指定しない場合はデフォルトで 0: になります)、NAMEは最大 16 文字のリソース名 (特定の特殊文字を除くほとんどの文字が許可されます)、はATTRSオプションのコンマ区切りの属性またはフラグのリストです。たとえば、ユーザーが というプログラム ファイルを上書きする場合PRGFILE、デバイス 8 または 9 と組み合わせて のようなファイル名が表示されることがあります。一方、 RS-232@0:PRGFILE,Pドライバー (デバイス 2)のファイル名は、バイナリ形式でエンコードされた 4 文字で構成されます。^[8]

キーボード (デバイス 0)、カセット (デバイス 1)、ディスプレイ インターフェイス (デバイス 3)、プリンター (デバイス 4 および 5) などの他のデバイスは、適切なデフォルトが想定されているか、またはまったく必要ないため、機能するためにファイル名を必要としません。

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