ZXNet эхоконференция «code.zx»

Привет, All !

═══ Опубликовано в Nicron N125 от 20.12.2002 ═══

(с) Е.Б. Голяков (Spencer Winset, Diamond group, Москва)
500:95/462.8@ZXNet 2:5020/2065.608@Fidonet


Процедуры расчета следующей и предыдущей линии экрана.
Оптимизация.

Данная публикация является следствием оптимизации алгоритмов
расчета следующей и предыдущей линии экрана и желанием донести
новый метод до как можно большего числа программистов, потому
что пока мною не встречено подобных модификаций в современных
программах или конкурсных работах с различных компьютерных
фестивалей. Автор расчитывает на знание читателем ассемблера Z80
[2], а также адресного устройства экранной памяти Spectrum [3,4]
или совместимых с ним компьютеров.

* * *

Оригинальный алгоритм был рассмотрен автором ранее [1],
поэтому я не считаю нужным уделять внимание описанию принципов
его работы, ограничиваясь только легким историческим экскурсом.
С 1982 года данный метод расчета адрессов экранной памяти так и
не получил широкого распространения, ввиду неизвестности или
непопулярности использования подпрограм ПЗУ на Спектруме.

В памяти ПЗУ (ZX Spectrum 48/128 (c) Sinclair Research Ltd)
функция располагаетсяся в адресах 3769-3784 в in-line виде.
(прим. редакции: in-line - структурный термин, подразумевающий
встроенность функции в тело программы в определенном месте,
исключающий ее вызов по команде CALL).

Hиже приводится сравнение оригинала (А) с усовершенствованной
и поныне повсеместно используемой процедурой DOWN_HL (Б) ,
авторство которой установить не удалось.



А. (Logic_HL) Б. (DOWN_HL)

HEX │ OP CODE Строка HEX │ OP CODE
_____│________________ _____│________________
24 │ INC H 1 24 │ INC H
7C │ LD A,H 2 7C │ LD A,H
E607 │ AND #07 3 E607 │ AND #07
200A │ JR NZ,BREAK 4 200A │ JR NZ,BREAK
7D │ LD A,L 5 7D │ LD A,L
C620 │ ADD A,#20 6 C620 │ ADD A,#20
6F │ LD L,A 7 6F │ LD L,A
3F │ CCF 8 3804 │ JR C,BREAK
9F │ SBC A,A 9 7C │ LD A,H
E6F8 │ AND #F8 10 D608 │ SUB #08
84 │ ADD A,H 11 67 │ LD H,A
67 │ LD H,A 12 BREAK ...
BREAK ...
_____________________ _____________________
16b - 27/60t 16b - 27/49/59t


Видно, что при одинаковой длине в примере (Б) удалось выделить
событие переполнения регистра L, означающего переход в другую
треть экрана (строка 8), при этом время исполнения удается
сократить с 60 до 49 тактов, это можно считать успехом, но
наличие в экране всего двух подобных линий заметно снижает
вероятность экономии. Так же сократилось время на расчет
перехода в следующюю позицию на 1 такт; это не существенно, хотя
и справедливо для каждой восьмой линии экрана (исключая две,
упомянутые выше).

Можно сказать, что всего один такт решил судьбу первого
алгоритма , который был попросту забыт , несмотря на всю
витиеватость логических конструкций; отсюда и название Logic.
Анализируя пуликацию [1] , удалось установить , что команда CCF
(Complement Carry Flag), изменяющая состояние флага переноса CY
на противоположное (Строка 8), применение которой здесь
означает, что действие, выполненное ранее (Строка 6) повлияло на
флаг с точностью до наоборот. Однако простое сложение может быть
заменено вычитанием дополненного числа, и флаг CY будет
соответственно инвертирован автоматически. Об этом упоминается в
статье И.Рощина [5]. Заменив команду ADD A,#20 на SUB #E0,
получим, что арифметические действия эквивaлентны, а команда CCF
более не нужна. Hиже приводится полученный результат - новая
процедура DOWN_HL+, сопоставленная с оптимизированной ранее
DOWN_HL:



Б. (DOWN_HL) В. (DOWN_HL+)

HEX │ OP CODE LINE HEX │ OP CODE
_____│________________ ______│_______________
24 │ INC H 01 24 │ INC H
7C │ LD A,H 02 7C │ LD A,H
E607 │ AND #07 03 E607 │ AND #07
200A │ JR NZ,BREAK 04 2009 │ JR NZ,BREAK
7D │ LD A,L 05 7D │ LD A,L
C620 │ ADD A,#20 06 C620 │ SUB #E0
6F │ LD L,A 07 6F │ LD L,A
3804 │ JR C,BREAK 08 9F │ SBC A,A
7C │ LD A,H 09 E6F8 │ AND #F8
D608 │ SUB #08 10 84 │ ADD A,H
67 │ LD H,A 11 67 │ LD H,A
BREAK ... BREAK ...
_____________________ _____________________
16b - 27/49/59t 15b - 27/56t


Безусловно, успехом здесь можно считать сокращение длины кода
на 1 байт; для такого сравнительно малого размера байт - это
более 6%. Также достигается выигрыш и в скорости на 3 такта для
каждой восьмой линии экрана. Сопоставив скорости выполнения
расчетa (в тактах) для всех линий экрана, считая первую линию
заданной, получим:

Процедура (А) 27*167+60*24= 5949
(Б) 27*167+49*2+59*22= 5905 (-44)
(B) 27*167+56*24= 5853 (-96)

Преимущество в скорости перед процедурой (А) составило: для
(Б) 44 такта, а для (В) 96 тактов, что в 2.2 раза больше. Так,
при выводе на экран 50 спрайтов по 40 линий, получаемая эконоия
не 450, а уже 1000 тактов.

* * *

Далее приводятся процедуры расчета вышележащей линии,
популярная UP_HL (Г) и аналогично оптимизированная UP_HL+ (Д), с
идентичными показателями оптимимизации, описанными выше:


Г. (UP_HL) Д. (UP_HL+)

HEX │ OP CODE LINE HEX │ OP CODE
_____│________________ ______│_______________
7C │ LD A,H 01 7C │ LD A,H
25 │ DEC H 02 25 │ DEC H
E607 │ AND #07 03 E607 │ AND #07
200A │ JR NZ,BREAK 04 2009 │ JR NZ,BREAK
7D │ LD A,L 05 7D │ LD A,L
D620 │ SUB #20 06 C6E0 │ ADD A,#E0
6F │ LD L,A 07 6F │ LD L,A
3804 │ JR C,BREAK 08 9F │ SBC A,A
7C │ LD A,H 09 E608 │ AND #08
D608 │ SUB #08 10 84 │ ADD A,H
67 │ LD H,A 11 67 │ LD H,A
BREAK ... BREAK ...
_____________________ _____________________
16b - 27/49/59t 15b - 27/56t



Автор выражает надежду, что изложенный материал будет полезен
как создателям 256/512 байт intro, так и авторам масштабных
игровых или demo проектов, где на первое место выходит не
количество эффектов, умещенных в полкилобайта, а красота
визуализации, помноженная на изящность и остроту кода.



Литература
________________________________________________________________

1. Голяков Е.Б. Вспомогательные операции при выводе спрайта в
область экранной памяти. - "Nicron", 1998, N119.

2. Персональный компьютер "ZX-SPECTRUM". Программирование в
машинных кодах и на языке АССЕМБЛЕРА: В 3 ч. -М.,Инфорком,
1993.

3. Графика ZX SPECTRUM. -M., VA PRINT, 1994. с.168-171.

4. Хардман Дж., Хьюзон Э. 40 лучших процедур. -"ZX-РЕВЮ", 1992,
N1,2.

5. Рощин И. Еще о програмировании арифметических операций.
- "Радиолюбитель. Ваш компьютер", 2000, N12, 2001, N1-4.

═════════

Спасибо за внимание.