SAIL（プログラミング言語）

SAIL（スタンフォード人工知能言語）は、スタンフォード AI ラボのDan Swinehart とBob Sproullによって開発されました。もともとはPDP-10とDECSYSTEM-20用の大規模なALGOL 60風言語でした。この言語は、初期のPDP-6 /-10 言語 GOGOL コンパイラ（基本的にはALGOL の整数のみのバージョン）とLEAP 言語の連想ストアを組み合わせたものです。最初のリリースは 1969 年 11 月で、1980 年代まで開発が続けられ、商用派生言語のMAINSAILも開発されました。

SAIL の主な機能は、Jerry Feldman と Paul Rovner による LEAP に基づく連想ストアに基づくシンボリック データ システムです。項目は、順序なしセットまたは連想 (トリプル) として保存できます。その他の機能には、プロセス、プロシージャ変数、イベントと割り込み、コンテキスト、バックトラッキング、レコードガベージ コレクションなどがあります。また、ブロック構造のマクロ、コルーチン機能、検索ツリーと連想リストの構築を目的としたいくつかの新しいデータ型もあります。

GOGOL コンパイラは、もともと Bill McKeeman がPDP-1用に作成したものです。基本的にはALGOL-60の整数版で、メモリやその他のハードウェアに直接アクセスできるようにするための機能がいくつか追加されており、システム プログラミング言語として使用できるようになりました。配列を 1 次元に縮小し、動的メモリ割り当てを実行する機能を削除しましたが、文字列機能がいくつか追加されました。John Sauter による大幅に更新されたバージョンである GOGOL II は、基礎となるオペレーティング システムをODIN から THOR に移植する一環として作成されました。 スタンフォード AI ラボがPDP-6 を受け取ったとき、Sauter、Pettit、および (主に) Dan Swinehart が新しいマシン用に GOGOL III を作成しました。^[1]

スウィンハートはロバート・スプロールと協力し、GOGOL 構文とLEAP 言語の当時のバージョンからの追加要素を統合して、1969 年 11 月に SAIL の最初のバージョンを作成しました。言語としての LEAP の主な特徴は、連想記憶の使用です。これは今日ではマップまたは辞書としてよく知られています。LEAP では、最初のエントリが変数名、2 番目がフィールド名、3 番目が値という 3 つの要素を使用して、型のフィールドの値を設定できます。^[2]

ラッセル・テイラー、ジム・ロウ、ハナ・サメットによってさらなる改良が加えられ、プロセス、プロシージャ変数、割り込み、コンテキスト、マッチングプロシージャ、新しいマクロシステム、その他の機能が追加されました。その後、開発はテイラー、ジョン・ライザー、ロバート・スミスに引き継がれ、デバッガ、システムレベルのプリントステートメント、レコードが追加され、スタンフォードのSUAIからTENEXへの変換が実行されました。後にDECのTOPS-10にも移植されましたが、オリジナルのTENEXバージョンはTOPS-20でも変更なしで動作しました。^[2]

多くの ALGOL システムや後のPascalと同様に、SAIL の基本構造はブロックに基づいています。ブロック は、キーワードBEGINと の間のコード で示されますEND。ブロック内にはさらに構造があり、ローカル変数がある場合はその宣言が先頭に、コードまたはステートメント がBEGIN続きます。ほとんどの方言とは対照的に、SAIL ではのようにの後に文字列を配置しBEGIN "program"、 でブロックを終了できますEND "program"。コンパイラは、これらを入力すると、適切な括弧かどうかをチェックします。^[3]PROGRAM SAIL にはPascal のようなブロックやC のようなに相当するものは含まれておらずmain、実行は最も外側のブロックの最初のコード行から開始されます。^[4]

標準的な文には、トップテストループの場合はIF...THEN...ELSE、^[5] FOR...STEP...UNTIL...DO、^[6] 、ボトムテストループの場合は 、ラベルを使用する などがあります。^[7]はC言語のに似ていますが、通常は のように多少異なる構文を使用し、iの値に基づいて適切な文字列を返します。^[5] CASEで明示的な値をテストしたい場合は、値を角括弧で囲む必要があります。 WHILE...DOWHILE...UNTILGOTOCASEswitchCASE i OF ("Zero","One","Two");

ケースI BEGIN [ 0 ] 10 ; [ 4 ] 25 ; [ 6 ] [ 7 ] 50 END ;  
  
     
     
     
  

このコードは1から3のような値を無視し、リストされた値のみを返します。最後の項目の後にセミコロンを付けられないことに注意してください。^[8]

DONEブロックを終了し、通常はループ内で使用され、CONTINUEブロックの先頭に戻ります。無限ループは通常、 で実装されますWHILE TRUE DO...。^[9]

手続きはCプログラミング言語に似た方法で実装され、戻り値の型がある場合はそれを名前の前に置く。たとえば、 。STRING PROCEDURE toUpper(STRING originalStr);BEGIN...ここではセミコロンがあまり使われていないが、Pascalではすぐにブロック（通常は ）が続く点に注意BEGIN。^[10]

パフォーマンスを向上させるために、SAIL は 2 つのプロシージャ修飾子SIMPLEとを追加しましたRECURSIVE。RECURSIVEは、プロシージャが自分自身を呼び出す可能性があることをコンパイラに伝え、サブルーチンの戻り情報だけでなく、そのローカル変数をスタックに書き込む必要があることを伝えました。 はその逆で、プロシージャにローカルSIMPLE変数がまったくないことを要求し、関数の外部への呼び出しを許可せず、外側のプロシージャの変数を参照することもできませんでした。 これらのディレクティブにより、完全なアクティベーション レコードGOTOを入力する必要がなくなり、パフォーマンスが向上しました。^[11]これには、RECURSIVE としてマークされていないプロシージャ内で宣言された変数は呼び出し間でリセットされないという副作用もあり、^[11] C の と同様に動作します。 static

SAILには、2つのプロシージャが互いに呼び出す場合に通常使用される前方宣言FORWARDを挿入するために使用される修飾子も含まれていました。 ^[10] Cと同じように動作し、プロシージャを終了して呼び出し元に戻り、プロシージャが値を使用している場合はオプションで値を返します。^[12]プロシージャに渡されるパラメータはまたはで指定でき、後者は値を渡すことができます。^[13] RETURNVALUEREFERENCE

SAILの基本的な変数型は、整数、実数（浮動小数点）、ブール値、文字列です。^[14]型変換は自動で行われるため、INTEGER i;i←SQRT(5);値5はSQRTの要件に従ってdoubleに変換され、その結果が整数にキャストされます。^[3]これらの型はいずれも、修飾子を追加し、配列の境界を括弧で囲むことで配列に変換できます。ARRAYたとえば、 ですREAL ARRAY weeks[1:52]);。SA​​ILは1次元配列と2次元配列をサポートしていました。^[15]

この言語では代入に左矢印、またはスタンフォードASCIIを←持たないプラットフォームではアンダースコアが使用されていました。^[16]平方根や一般的な数学演算子などの標準的な関数がいくつか含まれており、通常のプログラミングではほとんどのALGOL派生言語と同様でした。^[17]

文字列は配列のスライスを使用して操作され、aStr[i TO j]i から j までの文字を含む部分文字列を返すか、aStr[i FOR j]i から j 文字分の部分文字列を返します。^[18] (inity)キーワードINFは文字列の末尾を表すため、aStr[i TO INF]i 以降のすべてを返すことができます。^[3]文字列関数と演算子にEQUは、2 つの文字列が等しいかどうかをテストするもの、^{[5] 、}連結用のアンパサンド、LENGTH文字LOP列から最初の文字を削除するものなどが含まれています。^[18]以外の文字列を比較する方法はなくEQU、のような演算子は<数値に対してのみ定義されていました。^[4]

レコードをデータ型として定義する概念は、SAIL が書かれていた頃に導入されたばかりでした。したがって、この機能は言語構文に「ボルトで固定」された形跡があります。たとえば、レコード構造はというRECORD!CLASS文を使用して定義されました。RECORD!CLASS person (STRING name, address; INTEGER accountnum; REAL balance)この文は Pascal の 文と同様に機能しRECORD、レコードのテンプレートを定義します。レコードを作成するには、 というNEW!RECORD文を使用し、 を返しますRECORD!POINTER。ポインタは型指定され、複数の型に型指定できます。たとえば、 はRECORD POINTER (person,university) rp;rp を定義します。これは、人物または大学のレコードへのポインタです。^[19]ポインタは を指すように宣言することもできますANY!CLASS。^[20]レコード内のデータへのアクセスも同様に特異です。たとえば、人物の名前ファイルを印刷する場合、構文は でしたPRINT(person:name[rp]);。^[20]

基本的な文字列機能に加えて、SAIL には基本言語の一部として文字列スキャナ システムが含まれていました。はSCAN文字列変数に作用し、それ以外は同様で、INPUTはファイルから読み取られる文字列をスキャンするために使用されました。どちらも「ブレーク テーブル」と呼ばれるシステムを使用していました。これは、読み取りを停止する場所を表す文字のセットで構成され、例としては、改行、さまざまな空白、句読点などがあります。これらのテーブルは特別な構造に格納され、システムでは 54 個しか許可されていませんでしたが、その数はドキュメントでは説明されていません。^[21]

新しいテーブルを構築するには、まず を呼び出してGETBREAK、テーブル内の次の空きスロット、つまり「テーブル番号」を返します。その後に が続きます。これはSETBREAKテーブル番号、ブレーク文字を含む文字列、読み取り時に単に無視される (文字列に存在しないかのように)「省略文字」の別の文字列、最後にシステムの動作方法を示すフラグである「モード」を受け取ります。一度設定すると、プログラムはSCANまたは を繰り返し呼び出してINPUT、完全な文字列を返すことができます。^[22]これには、ブレークの原因となった文字を含む参照パラメータ (通常は brkchar) が含まれており、たとえばファイル終了文字をテストできます。このシステムは概念的に C の機能に似ていますが、 SAIL のように言語自体の一部ではなく、 stdlib ^[23]strtokの一部です。

SAIL の入出力システムは、スキャナ エントリに似た方法で、番号付きの「チャネル」というアイデアに基づいていました。ファイルを開くには、まず を呼び出してGETCHAN空きチャネルの値を返します。次に、OPENファイルと操作モードを記述するさまざまなパラメータを指定して ed を実行します。RELEASEは close と同等です。開いたら、上記のスキャン ルールに従って、 を呼び出してINPUTファイルの終わりを探すことで、ファイルを読み取ることができます。OPEN の一部としてはファイルに名前がありませんでした。代わりに、LOOKUPを使用してチャネルを特定のファイルにポイントしたり、ENTERチャネルに関連付けられた新しいファイルを作成したり、RENAME既存のファイル名を変更したりすることができます。^[24]を使用して、既存のファイルを書き込み用に開くことができますGETCHAN... OPEN... LOOKUP... ENTER。^[25]

I/O中に使用される特別なハンドラや変数は数多くありました。例えば、INCHWL関数はユーザー端末にハードワイヤードされ常に開いているINPUTであり、システム変数にブレーク文字を返します!SKIP!。^[26]関数PRINTは通常同じ端末チャネルに出力しますが、開いている他のチャネルに向けることもできます。^[27]

システムプログラミング言語として、パフォーマンスは重要であり、これを支援するため、SAILにはCのマクロDEFINEに似た方法で文字列置換を使用するが含まれていました。 ^[28]違いは、置換の周りの区切り文字を定義する必要があることです。たとえば、 。これらのマクロの一般的な使用法の1つは、 などの文字定数を定義することでした。これらは基本言語の一部ではなかったためです。 ^[28]もう1つは、ステートメントをより短い に再定義することでした。^[29]#defineREQUIRE "[][]" DELIMITERS;DEFINE maxSize=[100];CRLFCOMMENT!

このシステムには、C言語のようなプリプロセッサディレクティブではなく、ステートメントを使用した条件付きコンパイルシステムも含まれていました。 は、対応するとまたはのIFCR間のブロックをコンパイルします。IFCRの条件はコンパイル時に既知である必要があるため、C言語と同様に、通常はd値でした。^[30]THENCELSECENDCDEFINE

SAIL と他の ALGOL 由来の言語との主な違いは、LEAP 言語の連想ストアが含まれていることです。このシステムは、データをレコードのような構造に配置し、保存、取得、検索できるシステムを提供しました。この点では、 COBOLのデータ処理機能に似ています。ストアの基礎は、データ値をレコード内の名前付きスロットに関連付けることができる連想またはトリプルです。たとえば、"Tom"Family_Memberでタイプのレコードを作成し、フィールドを "Harry" に設定すると、フォームのトリプル (Father、Tom、Harry) が作成されます。関連付けられたライブラリは、"Harry" が であるすべての を検索し、おそらく "Tom" と "Alice" を返します。^[31]NameFatherFamily_MemberFather

チュートリアルにある次のコードは、入力文字列を大文字に変換します。^[10]

STRING PROCEDURE upper ( STRING rawstring ) ; BEGIN " upper " STRING tmp ; INTEGER char ; tmp ← NULL ; WHILE LENGTH ( rawstring ) DO BEGIN char ← LOP ( rawstring ) ; COMMENT LOP は最初の文字を返し、ポインターをその文字を超えて移動しますtmp ← tmp & ( IF " a " LEQ char LEQ " z " THEN char - '40 ELSE char );      END;    RETURN(tmp);   END "upper";   
   
    
    
   
     
     
                   
              

SAILでは、 FTPやTeXの初期バージョン、PUBと呼ばれる文書フォーマットシステム^[32]、国立衛生研究所が後援する臨床データベースプロジェクトBRIGHTなど、多くの興味深いソフトウェアシステムがコーディングされました。^{[33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41]}

1978 年には、PDP-10 用のオペレーティング システムが 6 つありました。ITS ( MIT)、WAITS (スタンフォード)、TOPS-10 (DEC)、CMU TOPS-10 (カーネギーメロン)、TENEX ( BBN )、Tymcom-X (Tymshare)、TOPS-20 (DEC、TENEX ベース) です。

SAIL は、 MIT の研究者がスタンフォード大学で開発されたソフトウェアを利用できるように、WAITS から ITS に移植されました。通常、移植のたびに各アプリケーションの I/O コードの書き換えが必要でした。

MAINSAIL と呼ばれる SAIL のマシン非依存バージョンは 1970 年代後半に開発され、1980 年代には多くの eCAD 設計ツールの開発に使用されました。MAINSAIL は新しいプロセッサやオペレーティング システムに簡単に移植でき、2005 年時点でも限定的に使用されていました^{[アップデート]}。

• スタンフォード拡張 ASCII (SEASCII)

• Reiser, John (1976 年 8 月)。SAIL (PDF) (技術レポート)。スタンフォード人工知能研究所。
• スミス、ナンシー (1976 年 10 月)。SAIL チュートリアル(PDF) (技術レポート)。スタンフォード人工知能研究所。
• Slimick, John (1971 年 10 月)。「現在のシステム実装言語: 1 人のユーザーの視点」( PDF)。ACM SIGPLAN 通知。6 (9): 20–28。doi : 10.1145 /942596.807056。

• Beebe, Nelson HF (2005). 「Proceedings of the Practical TEX 2005 Conference: The design of TEX and METAFONT: A retrospective」(PDF) . TUGboat . 26 (1). ソルトレイクシティ、ユタ州、米国:ユタ大学、数学部: 39–40 . 2017-03-07に取得。SAIL ソースコード割り当てのアンダースコア演算子は、ASCII のスタンフォードバリアントでは左矢印として印刷されましたが、他の PDP-10 サイトでは、単にプレーンなアンダースコアとして表示されました。ただし、割り当て演算子として使用されているため、他の多くのプログラミング言語で現在一般的になっているように、複合名を読みやすくするための拡張文字として使用することはできませんでした。ASCII のスタンフォードバリアントの左矢印は、唯一の珍しい文字ではありませんでした。

• MAINSAIL のドキュメント。
• DECUS PDP-10 ライブラリ テープからの SAIL チュートリアル
• スタンフォード人工知能研究所メモ AIM-289/SAILON 57.4: SAIL マニュアル 1976 年 8 月