ワトフィブ

WATFIV ( Waterloo FORTRAN IV ) は、カナダのウォータールー大学で開発されたFortranコンピュータプログラミング言語の実装です。WATFORの後継です。

WATFIV は 1960 年代後半から 1980 年代半ばまで使用されました。WATFIV の後継として、WATFOR の後継バージョンが登場しました。このシステムは、通常の 3 つの手順 (「コンパイル - リンク - 実行」) を 1 回のパスで完了できるため、学生にコンピュータ プログラミングを教える際に人気を博しました。

1960 年代初頭、新たに設立されたコンピュータ サイエンスの学部が、コンピュータプログラミング言語を教える大学プログラムを開始しました。Fortran言語はIBMで開発されていましたが、遅くてエラーが発生しやすい 3 段階のバッチ処理ワークフローに悩まされていました。 ^[1]最初の段階では、コンパイラがソース コードから開始し てオブジェクト コードを生成します。2 番目の段階では、リンカーが、増え続ける共通関数のライブラリを使用して完全なプログラムを構築します。最後に、顧客の一般的な科学問題やビジネス問題のデータを使用してプログラムが繰り返し実行されます。各ステップには、新しいパンチ カードまたはテープ セットが含まれることがよくありました。一方、学生の要件は非常に異なっていました。彼らのプログラムは一般に短いものでしたが、通常、ロジック エラーと構文エラーが含まれていたため、時間のかかるステップの繰り返しとわかりにくい「コア ダンプ」が発生しました (提出してコンピュータ オペレーターから成功または失敗の出力を受け取るまでに丸 1 日かかることもよくありました)。プログラムが正しく動作すると、提出され、再度実行されることはありませんでした。

1961年、ウィスコンシン大学はIBM 1620向けにいくつかのステップを組み合わせたFORGOと呼ばれる技術を開発しました。 ^{[2]同様の実験が}パデュー大学でIBM 7090 のPUFFTと呼ばれるシステムで 行われました。 ^[3]

1965 年の夏、ウォータールー大学の 4 人の学部生、ガス・ジャーマン、ジェームズ・G・ミッチェル^{[4] [5]リチャード・シャーリー、ロバート・ザーンケはピーター・シャンツの指導のもと、} IBM 7040コンピュータ 用の Fortran コンパイラWATFOR を開発しました。その目的は、コンパイル速度の高速化と、コンパイル時と実行時の両方でのエラー診断の効率化でした。^[1]これにより、別のリンク手順が不要になり、その結果、構文エラーのない FORTRAN プログラムはすぐに実行されます。プロジェクト全体を通じて、J・ウェズリー・グラハム教授がリーダーシップを発揮しました。 ^[6]

このシンプルなワンステップのプロセスにより、経験の浅いプログラマーでも、時間とコンピューティング リソースのコストを抑えてプログラミングを習得できるようになりました。^[7] デバッグを支援するために、コンパイラーは、定義されていない変数 (初心者プログラマーが犯す非常に一般的なミス) をチェックする革新的なアプローチを採用しています。これは、メモリ領域を意図的に不良パリティに設定できる 7040 の診断機能を使用します。プログラムが設定されていない変数を参照しようとすると、マシンは割り込み (Watfor ランタイム ルーチンによって処理) を受け取り、エラーは定義されていない変数としてユーザーに報告されます。これには、基本的に CPU オーバーヘッドなしで定義されていない変数をチェックするという嬉しい副作用があります。

WATFOR は急速に人気を博し、75 を超える機関が IBM 7040 システムにインストールしました。コンパイラの配布は Sandra Bruce (旧姓 Hope) が担当しました。

1966年、大学は7040をIBM System/360コンピュータに置き換える計画を立てた。これははるかに高速だがソフトウェア互換性がなかった。フルタイムの従業員と学部生のチームが結成され、IBM 360バージョンを作成した。^[8]プロジェクトメンバーのBetty Schmidt、Paul Dirksen、Paul H. Cress、Lothar K. "Ned" Kesselhut、Bill Kindree、Dereck Meekは後にMike Doyle、Rod Milne、Ron Hurdal、Lynn Williamsと合流し、1967年初頭に360 WATFORを完成させた。他の多くの機関（大学、カレッジ、企業、政府機関）が、ウォータールー大学で経験したのと同様のニーズを満たすためにWATFORコンパイラーを使い始めた。ソフトウェアの配布と顧客サポートはSandra Wardが引き継いだ。

SHAREユーザーグループのFortran委員会などからの提案の結果、1968年にWATFIVと呼ばれる新しいバージョンが開発されました。WATFIVでは、CHARACTER変数や直接アクセス入出力などの新機能が導入されました。 1972年、計算機協会はWATFORおよびWATFIVプロジェクトへの貢献に対して ポール・クレス氏とポール・ダークセン氏にグレース・マレー・ホッパー賞を授与しました。 ^[9] WATFIVコンパイラは、1975年と1976年のDATAPRO Honour Rollに掲載されました。メンテナンスと機能強化に関わった人物には、バーニー・マーフィー氏、マーティン・ワイズマン氏、イヴォンヌ・ジョンソン氏などがいます。

WATFIV は「WHAT FIVE」と発音されますが、当時認識されていたように、WAT-F-IV (Waterloo Fortran IV) のように、(ほぼ)「WHAT FOR」と発音することもできます。

大学や企業はこれらのコンパイラを使用し、WATFORの伝統に従って他の多くのソフトウェア製品が開発されました。たとえば、COBOLプログラミング言語のバージョンはWATBOLと呼ばれています。^{[10] [11] [12]} Daniel D. McCrackenは、「WATFORが教育におけるコンピュータの使用に革命をもたらしたと言っても過言ではありません」と述べました。^[13] 一時期、このソフトウェア製品ファミリに対して、世界中で3,000を超えるミニおよびメインフレームコンピュータのライセンスと100,000を超えるマイクロコンピュータのライセンスが保持されていました。

1974 年、IBM の実装に似た特性を持つコンパイラがDigital Equipment Corporation の PDP-11コンピュータ用に作成され、WATFOR-11 と呼ばれました。チーム メンバーの Jack Schueler、Jim Welch、Terry Wilkinson に、構造化プログラミング(SP)用の新しい制御ステートメントを WATFIV コンパイラに追加したIan McPheeが後に加わりました。これらの新しいステートメントには、ブロック IF (後に ANSI X3.9-1978 言語標準に含まれる)、WHILE、UNTIL などが含まれていました。WATFIV-S は 1974 年に発表され、数か月後に WATFOR-11S ("S" は新しい SP 機能を示す) も発表されました。元の SP 機能は、1980 年に Bruce Hay によって WATFIV-S で、1981 年に Jack Schueler によって WATFOR-11S で追加のステートメントによって強化されました。

1970 年代に、ANSI X3J3 小委員会 (FORTRAN 言語標準グループ) は、1978 年 4 月に正式に承認された新しい言語標準を開発しました。FORTRAN 77と呼ばれるこの標準では、言語に多くの新しいステートメントが導入されました。実際、以前の言語標準 FORTRAN 66 は非常に小さな文書であり、実質的には FORTRAN のほとんどの実装のサブセットを説明しています。たとえば、WATFIV および WATFOR-11 の実装は、IBM のFORTRAN-IV定義に基づいています。

プログラマーが FORTRAN 77 の機能を使用するようになると、WATFIV コンパイラーの利点と新しい言語標準を組み合わせた新しいコンパイラーが必要になりました。1983 年 1 月、Watcom Systems Incで FORTRAN 77 コンパイラーを開発するプロジェクトが開始されました。Jack Schueler のリーダーシップの下、Watcom の従業員とウォータールー大学の Co-operative Computer Science プログラムの学部生が WATFOR-77 コンパイラーの作成に参加しました。主な作業は Geno Coschi、Fred Crigger、John Dahms、Jim Graham、Jack Schueler、Anthony Scian、Paul Van Oorschot が担当しました。Rod Cremasco、John McCormick、David McKee、Brian Stecher が支援しました。以前のコンパイラー プロジェクトのチーム メンバーの多くが情報を提供しました。これには Bruce Hay、Ian McPhee、Sandra Ward、Jim Welch、Terry Wilkinson が含まれます。

以前のコンパイラとは異なり、WATFOR-77 の大部分は、他のコンピュータ システムでのコンパイラの実装を容易にするために、移植可能なシステム言語で記述されています。以前の WATFOR コンパイラは、完全にマシン依存のアセンブリ言語で記述されていました。

コンパイラの 2 つのコンポーネントは移植できません。コード ジェネレータは、FORTRAN ステートメントをネイティブ コンピュータ命令に変換し、メモリに格納します。WATFOR-77 の最初のバージョンは、IBM 370 コンピュータ アーキテクチャ用の命令を生成します。実行時のサポート (未定義変数のチェック、添え字の評価、組み込み関数) のほとんどは、パフォーマンスを向上するためにアセンブリ言語で記述されました。1984 年 9 月、最初のバージョンがウォータールー大学のコンピューティング サービス部門にインストールされました。これは、VM/SP CMSオペレーティング システムを実行する IBM 370 コンピュータ用の実装でした。

数か月前の 1984 年 5 月、 IBM パーソナル コンピュータに WATFOR-77 コンパイラを実装するプロジェクトが開始されました。このプロジェクトには、Geno Coschi、Fred Crigger、Tim Galvin、Athos Kasapi、Jack Schueler、Terry Skomorowski、Brian Stecher が参加しました。1985 年 4 月、この WATFOR-77 の 2 番目のバージョンがウォータールー大学にインストールされ、工学部の学生が使用できるようになりました。このコンパイラは、IBM PC DOS 2.0 を使用する 256K IBM パーソナル コンピュータで実行でき、特別な浮動小数点ハードウェアは必要ありません。

1985 年秋、IBM JXパーソナル コンピュータ用に WATFOR-77 の日本語版が IBM 日本に納入されました。このバージョンでは、日本語のエラー メッセージが生成され、変数名と文字列に漢字、ひらがな、カタカナの文字セットがサポートされました。JX をサポートするために、言語リファレンス マニュアルとユーザー ガイドが日本語に翻訳されました。1988 年春には、上記と同じ機能を備えた WATFOR-77 の別のバージョンも、日本の IBM PS/55 ファミリー パーソナル コンピュータ用に開発されました。

1986 年の夏、IBM PC 版の WATFOR-77 が、QNXオペレーティング システムを実行するUnisys ICON上で実行できるように調整されました。QNX は IBM PC DOS とはまったく異なるため、ランタイム システムの一部が書き直されました。この WATFOR-77 の実装は、1986 年 9 月に利用可能になりました。

1985 年の夏、WATFOR-77 をVMSオペレーティング システムを実行する Digital Equipment Corporation VAXコンピュータ シリーズに適合させるプロジェクトが開始されました。このプロジェクトのメンバーには、Geno Coschi、Marc Ouellette、Jack Schueler、Terry Skomorowski がいました。この実装は 1987 年 3 月に利用可能になりました。

また、1988 年の春には、最適化された FORTRAN 77 コンパイラを開発する新しいプロジェクトが開始されました。このコンパイラは、他の C コンパイラよりも優れたマシン コードを生成するWatcom C コンパイラのコード ジェネレータを使用します。FORTRAN 77 最適化コンパイラは、1990 年半ばに初めて出荷されました。

1990年10月、WATFORの25周年が祝われました。^[14] WATFORコンパイラの開発に関わった多くの人々がウォータールー大学に招待され、同窓会が開かれました。

1992 年春、WATFOR-77 のバージョンがNEC PC-9801ファミリーのパーソナル コンピュータに採用されました。このバージョンは IBM PS/55 バージョンに類似していましたが、アーキテクチャの違いに対応するために変更されました。1992 年 1 月、 Intel 80386およびIntel 80486パーソナル コンピュータ用の WATFOR-77 の 32 ビット バージョンの開発が開始されました。最初のバージョンは 1992 年秋に出荷されました。

1995 年になっても、WATFIV プログラミングの授業はミシシッピ大学でCharles H. (Chuckie) Franke 教授の指導のもとで行われていました。

• ワトコム
• ドナルド・B・ギリーズ（イリノイ大学の早期導入者）

• Peter W. Shantz、RA German、James G. Mitchell、Richard SK Shirley、C. Robert Zarnke (1967 年 1 月)。「WATFOR - ウォータールー大学 FORTRAN IV コンパイラ」。Communications of the ACM。10 ( 1)。Association for Computing Machinery : 41–44。doi : 10.1145 / 363018.363059。S2CID 14472718  。
• Peter James Ponzo (1992)。ウォータールーのコンピュータサイエンス: 25 年の歴史、1967-1992 年。ウォータールー大学。
• Paul H. Cress、Paul Dirksen、James Wesley Graham (1968)。FORTRAN IV と WATFOR。Prentice-Hall。
• Paul Cress (1968)。/360 WATFOR の説明: Fortran-IV コンパイラ(PDF)。ウォータールー大学、コンピューティング センター、応用分析およびコンピュータ サイエンス学部。
• ポール・クレス、ポール・ダークセン、ジェームズ・ウェズリー・グラハム (1970) 。FORTRAN IV with WATFOR and WATFIV。Prentice - Hall。ISBN 9780133294330。
• ポール・クレス、ポール・ダークセン、ジェームズ・ウェズリー・グラハム（1980 年 1 月 1 日）。WATFIV-S による構造化 FORTRAN。Prentice- Hall。ISBN 978-0-13-854752-3。

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• プログラミング言語の歴史: WATFOR