国立防災科学技術セソター研究報告第15号

1976年10月

550．34：681．3

オフラインデータ交換装置（TOSBAC−40）のシステム開発（第2報）
一地震波などの解析のために一
福井隆文＊・諸星敏一＊
国立防災科学技術センター

Systems

Deve1opmemt

for

O血一1imDa仇Exchange

U皿it（Report2）

By
T．F11kui

a皿dT．Morohoshi

ハわ〃o〃α1R2sωκゐCθ〃〃／07D6∫αs6〃P7ωθ〃〃o〃，To砂o

Abstmct
Twoimprovementsunit（T−40）areincarried

theoutsystemas

deve1opment

for

an

o伍一1inedataexchange

fo11ows：（1）Afigureinputdevicewithatab1etandanindicatingpenwasconnected
withtheT−40byusingDA−converters

without

anycomplicatedinterface．

（2）Anewsophisticatedsoftwaretechniquewasdeve1opedforthenoating
decimalthepoint

operationbyusingthei11ega1instruction

interruption

withinT−40．

1．はじめに前報（福井・諸星，1975）では，当セソターのオフライソデータ交換装置（TOSBAC−40）の持つ機能，性能，そしてこれらを能率よく動作させるためのプログラム開発について述べた．ここで，当セソターのTOSBAC−40が，TOSBAC−3400の入出力機器としての性格を多分に持っていることを指摘したように，プログラム開発もまた，その性格に沿うものであったと言える．

現在，この性格に沿った開発を続けているが，他方ではもっと多くの業務に使用したいという要求もある．これは数値演算を行わせることを目的とした業務であり，この要求に答えるための開発は，前者に平行して行われている．

今回の報告では，その後の開発でなされた図形入力の一方式と，浮動小数点演算処理の一方式について述べる．

＊第3研究部計測研究室

一49一

国立防災科学技術セソター研究報告第15号

1976年10月

2・図形入カ装置とTOSBAC−40の接続
タブレット型図形入力装置（以下タブレットと略す）は，これまでにも報告されているように（渡辺一郎ほか，1974．1975）筆者らにとって重要な機器の一つである．現在，TOSBAC−3400に接続されているが，TOSBAC−40にも接続して同様に使用できるようにして一層効果をあげることを試みた．

応用例として，漢字文章入力も加え報告する．
2．1

問題点と考察

今回の試みは，TOSBAC−40にタブレヅトを接続，動作させることにあるが，次に示す事項を前提とした．

（1）高価なイソターフェイスは購入しない．
（2）

白作回路は本体に組み込まない．

（3）TOSBAC−3400での使用に支障をきたさないようにする．
すなわち，（1）項で述べるイソターフェイスを購入せずに計算機本体との対話を行わせるということであるため，必要なものは製作しなければならない．しかし，（2）項によりイソターフェイスを製作しても本体に組み込めない．これは，自作回路が他に及ぼす影響を避けたためである．そして，（3）項はタブレットをTOSBAC−3400でも使用するため，タブレットの改造を行わないことを意味している．つまり，安く，簡単に，しかも使用上他の機器，および他の業務に悪影響をおよぼさないようにするためである．

結論を先に述べるが，これらの制約を満足するには図1に示す構成が考えられる．これは，計算機本体の入力は既設機器を利用し，必要な電気処理は外部で行っている．また，タブレット出力もTOSBAC−3400イソターフェイスに接続するコネクタと1司じコネクタを用いて接続するため，上記の3条件を満足している．

つまり，タブレット出力をDA変換し，既設のAD変換器割込モジュールに入力するのである．これにより，計算機本体とタブレットとの対話は，これら2機種を通じ問接的に行

ト1・・・…HTABLET

X，Y・ig・・1・

Outputsignals2（fig2）

21penOn

Signal11nterruptlon．ModulelFig．1

図1

タブレットの処瑚構成図Block

diagramof

the

一50一

tab1ethandling．

TOSBAC−40

オフライソデータ交換装置のシステム開発（第2報）一福井・諸星わせることができる．

開発にあたってのキーポイントは，次の3点である．
（1）

イソターフェイスの代用

このような方法により，計算機本体側から見ればAD変換器，および割込モジュールがタブレットのイソターフェイスとして動作しており，通常計算機本体が端末機器を制御するときに必要とするI／O制御用ライソ27本を考えることなく，わずか3本のライソを考えるだけでよいことになる．

（2）

タブレヅト出力の変換タブレットはTOSBAC−3400に接続されている機器であるため，TOSBAC−40とは10メートル近く離れている．とLI1力信号は21本あり，これらすべてを長く延長することは避けた

い．伝送ライソを少なくする方法として，データセレクタマルチペレクサを使用した時分割伝送や，周波数多重による伝送方式が一般的であるが，高価なものになる．TOSBAC−40の受信部にAD変換器と割込モジュールを利用することにより，21本の信号を3本にまとめ，うちX軸，Y軸信号をDA変換し，アナログ伝送を行わせた（図2）．当然アナログは雑音に弱く，忠実にディジタル信号を再生することが困難なうえ，変換器の精度が大きなウェ
イトをしめてくる恐れがある．よって精度のよい変換器を使用し，さらに次に述べるソフト「一一■一一一一■一一一i−i lDocll
R能re∩ceIl
Source■11
1
1 prec臼I◎n㎞der Ne㎞0rk．

Input

T8

Vo

Vb

Oo

109

耐e晦eLogicb

Ofu：

Yaxis

Bit

T15：

Yaxis

Bitl

8

T16：StrobeSignaユT17：工nhibitSigna1
T18：

PenOn

Vo

十5v

Power0g＿1：

Signa1：＾na1ogGrou口d（X，Y）

03 ： Pen On Signa1 （For TOSBAC−3400）
04 ： Pen On Signa！ （For TOSBAC・40〕

的〇七hersRa

Vc：

1kつ、Rb … 10CαVR
Ro ： 20kΩVR5Ofu；

Fu1l0of：

OffsetSca1e

Adjus七Adjust

Si ： Strobe Inpu七va ： 十15V PowerVb ： ・15V Power

T7◎
T16

T17
T18

TABLl＝＝TOu亡put Signa1s
工o TOSBAC 400a ＝ Ana1og Output （X ， Y）

Sl

T0

From

GND；．．

冒・刈」・・

1工叩ut鮒geRegister

Signa1s

T0 ： X axis Bit l
T1 ： X axi目 Bit 2」一04

工mDao；

DA＿converter

Ii＝Inverter

Im：Poue工・Monostab1e

supP1y3

図2タブレット用白作機総回路図
Fig．2

Circuitof

thetablet一51一signals

handling．

Mode1

DAc＿v

8B

2

SN7404N

4

Hu1tivibrater

SN74121

BPM・15／30

12国立防災科学技術セソター研究報告第15号

ウユアの処理でディジタル信号を再生するこ

表1タブレット調整用設定値

Table1とより，これらの問題点に対処することとし1976年10月

Set・upvaluesth，tab1，t．

foradjustmentof

た．

タブレットX，（3）デイジタル信号への再生

Yの出力値〔カウ1■ト〕

タブレット側のX軸，Y軸信号一各8ビット255をDA変換し（精度0．01％），これを伝送してAD変換後，12ビットのディジタル値とす

了ナ1コグ

TOSBAC−40デ〔V〕〔！0進数〕

変換f直9．945

イジタル変換値
31552

0−9，968−31680

る（精度0．1％）．このとき，表1のようにタブレットの出力値とアナログ変換値を対応させると，土5mv／1カウソトとなる．

一方・表1のように，TOSBAC−40のディジタルf直（10進表示）とアナログ変換値を対応させると31552＋31680＝247256であるから・タブレット出力1カウソトがTOSBAC−40ディジタル値247と対応することとなる．したがって，DA変換後のアナログ値が多少変動しても，それが9，945＋9，968＝O0778［v］256以内であれば問題がないことになる．

2．2応

用

応用例として・これまでの報告でも多く紹介されているが，TOSBAC−40を使用した漢字文章入力のための例を示す．これは松代群発地震資料に関する報告（渡辺一郎ほか，1975）に示される調査用紙のキーワード作製の目的にも使用できる．入力には漢字入力用シートを用いる．モニタとして蓄積管型表示装置を使用した．これは操作誤りばかりでなく，雑音による誤入力を知ることができるなど，タブレット使用時には欠かせない機器と言える（漢字入力用シートは5mm四方のますめのため，1カウソト1mmの精度のタブレットによる誤入力はほとんどない）．

問題は，現在この応用例ではモニタのための漢字パターンを磁気テープより引用するため，1字検索平均時問が2〜3秒かかることである．この時間は短いようで，使用の際には意外に長く感じられるのである．磁気ディスク装置が設備されていないのが残念である．
2．3

まとめ

今回の試みの目的は達成されたが，この方法は，われわれのTOSBAC−40がAD変換器，割込モジュールをすでに装備していたから，DA変換器の追加のみで処理できたのである．
アナログ伝送方式にしても，10メートル程度の距離であったことが幸していると思われ，またDA変換8ビット，AD変換12ビットという点も処理を容易にしている．このように，
一52一

オフライソデータ交換装置のシステム開発（第2報）一福井・諸星

多分に条件がととのっていたと言えるが，価格上からみれば，イソターフェイス購入と上ヒベ，けた違いに安くなったことが大きな特徴と言えよう．

問魑は，AD変換データをプログラム再生するため，高速連続読込ができず，現在は点入力のみを行わせていることである．しかしながら，図形入力の一手段として，TOSBAC−40オソライソ接続されたタブレットが追加されたことは，TOSBAC−40の機能向上におおいに役立つものと言える．

（注）

タブレットは有用な機器であるので，2台のタブレットをTOSBAC−3400とTOSBAC−40の両者に接続して，同時に使用する機会が増加すると思われる．この場合には，正規のイソターフ

ェイスを備えたタブレットをTOSBAC−40に接続する予定である．

3・浮動小数点演算処理の方式

前報において，浮動小数点の扱いについても，今後の問題として，小容量で使いよい形式とすることが必要であることを述べた．その後の開発で，これまでの問題点がサブルーチソであるためにさけられないものであると考え，別の方式，すなわちハードウェア割込を用いた方式による浮動小数点演算処理を開発した．この方法について報告する．
3．1

使用言語の簡略化

実際例を図3に示す（これは，三角関数sinを解くプログラムの一部である）．これは，TOSBAC−40のアセソブラ言語で書かれているが，アセソブラ言語について知識のない人でも従来のサブルーチソ形式のものに比べ新しい方式によるものが，いかに見よくすっきりしたプログラムになっているかがわかるものと思う．ここで図2の右列において，サブルーチソに対応して用いられている命令（LE，MEなど）は，われわれのTOSBAC−40では使用できない不法命令である．すなわち，この命令を実行するハードウェアが装備されていな
V、．

従来の方式

189種類あるこの種の命令と，ハードウェ・・…，m畑・…
LH
m2，FD＾T＾1・2
STH
FR1．FD＾T＾2
アを装備する64種類の命令との区別は， 。。。 瓜。，㎜畑。。。。
C＾皿 。F 肌TI．，3

TOSBAC−40ハードウェアのもつ不法命令割込機能により知ることができるが，今回の処理使用言語の簡略化〃・．，3
D】≡：GP＾T＾

畏9；

C＾L工．

鶉g；

SIN関数のように通常使用するプログラム
LH
STH

㎜。。。

畿；会㍗

EEGD＾T＾m…醐…

FR2，DEGD＾Tム十2
FR1l FX。。2，。x．2

図3

収められている．このC領域中を実行していFig．3るときに不法命令割込が発生すると，実行の器撒毒、・FDIV＝［D・・3NOPは，図4のC領域（一般プログラム領域）にJ・㎝G・・2

FDムT＾2FD＾T＾2・・皿割込を利用した割込処理によるものである．
図4により，流れを説明する．

FDAT＾2・旭・

HOP

酬・FD＾T＾1
HEFR1・Fm蛆3
SER
FR2・m1・・ m・，・・…lL醐
FX・FR2

贈駕NOP

NOP
NOP

は，この不法命令鰐

新Lい方式

Comparison

i㎎d・・im・l

一53一浮動小数点方式の比較
of two methords for Hoat一p・i・t・p…ti…

国立防災科学技術セソター研究報告第15号

1976年10月

1．浮動小数点命令発生丁。不法帥害Ij込A 3．不法命令処理

1312十脚癖実行

・、4、、一・一＼．5．、一一一＼；7一、B、■

5．吉1」込後処理

6．次の命令実行

十A不法命令処王里プ□グうム今頁士或B．ラ￥重カノ」、萎支点処王里プロブラム今頁士或C．一般ワロブラム領」或1
6C⊥
図4
Fig．4

Software

浮動小数点処理の流れ

diagramof

noating

decimalpoint

operation．

流れはA領域（不法命令処理プログラム領域）へと移る．ここにおいて，害■1込発生原因が浮動小数点演算命令によるものであるか否かの判定を行い，浮動小数点演算命によるものであればB領域（浮動小数点プログラム領域）実行の流れを移す．このB領域中には，浮動小数点のための四則演算など，13種の処理プ1コグラムがあり，この領域内で演算が行われる．

演算終了後は，割込処理の後仕末を行った後もとのC領域へともどり，浮動小数点命令1ステップの処理を終了する．

この方法は，C領域とB領域を分けている点これまでのものと同様の方法とも考えられるが，サブルーチソを呼ぶ命令を用いず，割込で処理している所が大きな違いである．これにより，C領域プログラムが簡略化されたことになる．ただし，使用言語は簡1略化されたけれどもハードウェアの処理の流れからみるとかえって複雑な処理を行っている．このように一長一短があるが，ハードウェアの流れは，通常C領域中のプログラム作製者にとってみれば知らずともよい処理であるため，使いよさという点では，これまでのものに比べ改善されたと言えよう．

3．2

その他の処理図4のA領域プログラムは，TOSBAC−40の内部割込処理プログラム中に含まれるため，内部記憶装置に常駐している．しかし，B領域の演算処理プログラムは，内部記憶容量の有一54一

オフライソデータ交換装置のシステム開発（第2報）一福井・諸星

効利用を図るため，C領域の内容により使用しないものは内部記憶容量中に含まれないようにするべきである．C領域中に浮動小数点命令が現われる一般プ1コグラムについてのみ，B領域を接合するように，TOSBAC−3400にて行うシミュレートアセソブラにこの機能を追加した．

また，前報のもう一つの問題点であった小容量化についても，これまでのサブルーチンのものに比べ1／4の1Kバイト以内（B領域は952バイト）に収めることができた．これは，全体の流れを割込によって制御したり，B領域に演算のすべてをまとめたことにより，むだな重複処理を極力さけたことによる．

3．3

浮動小数点の表現と演算速度

浮動小数点の表現は，前幸皮と同じく，指数部8ビット，仮数部24ビット，計32ビットを用いた．

演算速度は，演算の対象である浮動小数点数によって異なり，加算が0．76〜3．40ms，乗算が1146〜4．54msである．
3．4

まとめ

今までに行ってきた開発は，浮動小数点のハード機能を持たないわれわれのTOSBAC−40にとって，大きな前進と言えよう．しかしながら，浮動小数点演算を使用する立場に立ってみれば，まだまだ出発点にたどりついた状況であると言わざるを得ない．現状のTOSBAC−

40の能力，機能から考えれば，簡単な入出力処理を行わせるには十分であるが，現実問題として，TOSBAC−40を用いて数値演算を行いたいという要求は増加している．この場合，FORTRANの使いよさは，アセンブラ言語の積み重ねを必要とする現状と大きなひらきがあると言える．よって今回までの開発は今後開発せねばならないと思われるTOSBAC−40のためのFORTRAN処理の一歩と考え，さらにデータ処理機TOSBAC−40のソフトウェアの開発を続けていきたい．

4．おわりに
以上，報告した二つの処理は，すでに試みの段階にとどまらず，現在われわれのTOSBAC−40システムにおいて業務に使用されている．これは，当セソターのTOSBAC−40の処理能力をひろげたことになる．しかしながら，今後さらに多くの用途に利用することが計画されれば，正規のハードウェアを装備することが望ましい．つまり逆に言えば，正規のハードウ
ェアは高価なものであるため，装備することが困難と、冒、われる場合，ここに報告した二つの処理は多少の問題を残してはいるが，有益なものである，と言えよう．
参考文献1）勝山ヨシ子，尾崎審子，幾志新吉，諸星敏一（1975）：図形入力装置の使用例の開発．国立防災科学技術セソター研究速報，第14号

一55一

国立防災科学技術セ：／ター研究報告第15号

1976年10月

2︶福井隆文，諸星敏一（1975）：オフライソデータ交換装置（TOSBAC−40）のシステム開発．国立3︶4︶

防災科学技術セ：／ター研究速報，第15号
渡辺一郎，勝山ヨシ子，尾崎容子，福井隆文（1974）：電子計算機による強震記録の読み取り．国立防災科学技術セ：／ター研究報告，第9号，11−31．
渡辺一郎，大倉 博，尾崎容子（1975）：松代群発地震資料のコソピュータによる蓄積と検索．国立防災科学技術セソター研究報告，第19号（1975年11月6目原稿受理）

一56一