シミュラ

Simulaは、 1960年代にオスロのノルウェー・コンピューティング・センターでOle-Johan DahlとKristen Nygaardによって開発された、 2つのシミュレーション・プログラミング言語、Simula IとSimula 67の名称である。構文的には、 ALGOL 60 ^{[1] : 1.3.1}の近似スーパーセットであり、 SIMSCRIPT ^{[2] [3]} の設計にも影響を受けている。

Simula 67では 、オブジェクト^{[1] :2、5.3、} クラス[ ^{1] :1.3.3、} 継承、サブクラス^{[1] :2.2.3} 、ポリモーフィズムの実装[1]:1.3.3 、仮想プロシージャ^{[1] :  2.2.3、}コルーチン[ ^{1] :9.2、離散イベントシミュレーション[1]:14.2}、ガベージ^{コレクション}[ 1 ] ^{: 9.1が 導入}されました。サブクラスの継承以外のサブタイプの他の形式は、Simula派生版で導入されました。 ^{[引用が必要]}

Simulaは最初のオブジェクト指向プログラミング言語と考えられています。その名前が示すように、1962年の最初のSimulaバージョンはシミュレーションを行うために設計されました。一方、Simula 67は汎用プログラミング言語として設計され^[4]、今日のオブジェクト指向言語の多くの機能の枠組みを提供しました。

Simula は、超大規模集積回路(VLSI) 設計、プロセス モデリング、通信プロトコル、アルゴリズムのシミュレーションや、タイプセッティング、コンピュータ グラフィックス、教育などの幅広いアプリケーションで使用されています。

C++の生みの親であるビャーネ・ストラウストルップやJavaの生みの親であるジェームズ・ゴスリングなどのコンピュータ科学者は、Simulaが大きな影響を与えたことを認めています。^[5] Simulaタイプのオブジェクトは、C++、Object Pascal、Java、C#、その他多くの言語で再実装されています。

歴史

以下の記述はヤン・ルーネ・ホルメヴィクの歴史エッセイに基づいています。^{[6] [7] [8] [9]}

クリステン・ナイガードは1957年にコンピュータシミュレーションプログラムの開発を始めました。ナイガードは、システムの異質性と動作を記述するためのより優れた方法の必要性を感じていました。システムを記述するためのコンピュータ言語のアイデアをさらに発展させるには、自分よりも優れたコンピュータプログラミングスキルを持つ人材が必要だと気づきました。1962年1月、オーレ・ヨハン・ダールが彼の研究に加わりました。その後まもなく、この言語をALGOL 60にリンクさせることが決定されました。1962年5月までに、シミュレーション言語の主要な概念が確立され、離散事象システムのシミュレーションに特化したプログラミング言語、 SIMULA Iが誕生しました。

1962年5月下旬、クリステン・ナイガードは、エッカート・モークリー・コンピュータ社（Eckert–Mauchly Computer Corporation）の新製品UNIVAC 1107コンピュータのマーケティングのため、同社を訪問するよう招待されました。訪問中、ナイガードはUnivacのシステムプログラミングディレクターであるロバート・ベマーにSimulaのアイデアを紹介しました。ベマーはALGOLの大ファンで、Simulaプロジェクトに強い関心を抱いていました。ベマーは国際情報処理連盟（IFIP）主催の第2回情報処理国際会議のセッション議長も務めていました。ベマーはナイガードを招待し、ナイガードは「SIMULA - 離散事象ネットワーク記述のためのALGOLの拡張」という論文を発表しました。

1963年8月、ノルウェー計算センターはUNIVAC 1107を大幅な割引価格で入手し、ダールはUNIVACとの契約に基づき、このマシンにSIMULA Iを実装しました。この実装はUNIVAC ALGOL 60コンパイラをベースにしており、SIMULA Iは1965年1月までにUNIVAC 1107上で完全に動作可能になりました。その後数年間、ダールとナイガードはSimulaの教育に多くの時間を費やしました。Simulaは世界各国に普及し、後にBurroughs B5500やロシアのUral-16など、他のコンピュータにもSIMULA Iが実装されました。

1966年、CAR Hoareはレコードクラス構造の概念を導入し、DahlとNygaardはこれをプレフィックスの概念やその他の機能で拡張し、一般化されたプロセス概念の要件を満たしました。DahlとNygaardは、 1967年5月にオスロで開催されたシミュレーション言語に関するIFIPワーキング会議で、クラスとサブクラスの宣言に関する論文を発表しました。この論文は、Simula 67の最初の正式な定義となりました。1967年6月、言語を標準化し、いくつかの実装を開始するための会議が開催されました。Dahlは、型とクラスの概念を統合することを提案しました。これは真剣な議論につながり、提案は委員会によって却下されました。Simula 67は、1968年2月に開催されたSimula標準化グループ（SSG）の最初の会議で正式に標準化されました。

スウェーデン国防研究所発行のDECsystem-10 SIMULA言語ハンドブックのページ

SimulaはSmalltalk、そしてその後のオブジェクト指向プログラミング言語の開発に影響を与えました。また、Simulaはコルーチンのみをサポートしており、真の並行性はサポートしていませんが、並行計算のアクターモデルにも影響を与えました。^[10]

60 年代後半から 70 年代前半にかけて、Simula の主な実装は次の 4 つでした。

• ノルウェー・コンピューティング・センター（NCC）のUNIVAC 1100
• NCC のSystem/360およびSystem/370
• CDC 3000 (オスロ大学のケラーでの共同コンピューター設置)
• スウェーデン国立防衛研究所（FOA）によるTOPS-10

これらの実装は幅広いプラットフォームに移植されました。TOPS -10は、パブリック、プロテクト、プライベートのメンバー変数とプロシージャの概念を実装し、これは後に1986年にSimula Standardに統合されました。

Simula Standard 1986は最新の標準であり、幅広いプラットフォームに移植されています。主に4つの実装があります。

• シミュラAS
• ルンド・シムラ
• GNU Cim ^[11]
• ポータブルシミュラの再考^[12]

2001年11月、ダールとナイガードは「SIMULA 67の設計と実装を通じてオブジェクト指向プログラミングの基礎となる概念を導入した」として、電気電子学会（ IEEE）からIEEEジョン・フォン・ノイマン・メダルを受賞した。2002年4月には、計算機協会（ACM）から「プログラミング言語Simula IとSimula 67の設計を通じて、オブジェクト指向プログラミングの出現に基礎となるアイデアを提供した」として2001年AMチューリング賞を受賞した。ダールとナイガードは、それぞれ同年6月と8月に^{[13]シアトルで2002年11月に開催される}OOPSLAカンファレンスで予定されていたACMチューリング賞講演^[14]を前に亡くなった。

Simula 研究研究所はSimula 言語にちなんで名付けられた研究機関であり、Nygaard は 2001 年の開設当初からそこで非常勤の職に就いていました。オスロ大学の新しいコンピュータ サイエンスの建物は、ダールに敬意を表して Ole Johan Dahl の家と名付けられ、メイン講堂は Simula と名付けられました。

サンプルコード

最小限のプログラム

空のコンピュータファイルは、Simulaにおける最小のプログラムであり、ソースコードのサイズで測定されます。これはダミーステートメント1つだけで構成されています。

ただし、最小限のプログラムは空のブロックとして表現する方が便利です。

開始
終了;

実行を開始するとすぐに終了します。この言語にはプログラムからの 戻り値がありません。

クラシックなHello world

Simula の Hello world プログラムの例:

Begin 
   OutText ("Hello, World!");
    Outimage ;
 End ;

Simula では大文字と小文字は区別されません。

クラス、サブクラス、仮想プロシージャ

^{クラス[1] : 1.3.3、2つの}サブクラス^{[1] : 2.2.1}、仮想プロシージャ^{[1] : 2.2.3}を使用したより現実的な例

Begin 
   Class Glyph;
       Virtual : Procedure print Is  Procedure print;;
    Begin 
   End ;
   
   グリフクラスChar (c);
      文字c;
   手順print の開始
      ;
        OutChar(c);
   終わり;
   
   グリフクラスLine (要素);
       Ref (グリフ)配列elements;
   手順開始
      print;
      整数i
         の開始; i:= 1 の場合ステップ1 UpperBound (要素, 1)まで実行
         
            要素 (i).print;
         アウトイメージ;
      終了;
   終了;
   
   参照（グリフ）rg;
   参照（グリフ）配列rgs（1 : 4）;
   
   ! メインプログラム; 
   rgs (1):-新しい文字 ('A');
   rgs (2):-新しい文字 ('b');
   rgs (3):-新しい文字 ('b');
   rgs (4):-新しい文字 ('a');
   rg:-改行(rgs);
   rg.print;
終わり;

上記の例には、1つのスーパークラス（Glyph）と2つのサブクラス（CharおよびLine）があります。1つの仮想プロシージャが2つの実装で実装されています。実行はメインプログラムの実行から始まります。Simulaには抽象クラスの概念がありません。純粋仮想プロシージャを持つクラスはインスタンス化できるためです。つまり、上記の例ではすべてのクラスをインスタンス化できます。ただし、純粋仮想プロシージャを呼び出すと実行時 エラーが発生します。

名前を呼ぶ

Simulaは名前による呼び出し^{[1] : 8.2.3}をサポートしているため、Jensenのデバイスを容易に実装できます。ただし、単純なパラメータのデフォルトの転送モードは値による呼び出しであり、これは名前による呼び出しを使用するALGOLとは対照的です。したがって、Jensenのデバイスのソースコードは、Simulaコンパイラでコンパイルする際に、パラメータに対して名前による呼び出しを指定する必要があります。

もう 1 つのより単純な例は、次のように実装できる 合計関数です。 ${\displaystyle \sum}$

実数 プロシージャSigma (k, m, n, u);
   名前k、u;
   整数k、m、n;実数u;
開始
   実数s;
   k:= m;
   k <= n の間、 Do  Begin s:= s + u; k:= k + 1; End ;
   シグマ:= s;
終わり;

上記のコードでは、制御変数（k）と式（u）に名前による呼び出しを使用しています。これにより、制御変数を式の中で使用できるようになります。

Simula標準では、for ループ内の制御変数に一定の制限が設けられています。そのため、上記のコードでは移植性を最大限に高めるために while ループを使用しています。

次の：

${\displaystyle Z=\sum _{i=1}^{100}{1 \over (i+a)^{2}}}$

次のように実装できます。

Z:= シグマ (i, 1, 100, 1 / (i + a) ** 2);

シミュレーション

Simulaには、離散イベントシミュレーションを行うためのシミュレーションパッケージ^{[1] : 14.2}が含まれています。このシミュレーションパッケージは、Simulaのオブジェクト指向機能とコルーチン^{[1] : 9.2の}概念に基づいています。Simulaは、手続き型生成を用いて疑似乱数を生成するシミュレーションにも利用されています。^{[1] : 12.1}

サム、サリー、アンディは服を買い物しています。彼らは同じ試着室を共有しなければなりません。それぞれ約12分間店内を見て回り、その後約3分間試着室を独占的に利用します。それぞれの時間は正規分布に従います。彼らの試着室体験のシミュレーションは以下のとおりです。

シミュレーション開始
   クラスFittingRoom;開始
      参照(ヘッド)ドア;
      ブール値inUse;
      手順要求;開始
         If inUse Then 開始
             待つ（ドア）
             ドアから先に出る;
         終わり;
         inUse:= True ;
       End ;
      手順は終了します。begin 
         inUse:= False ;
          door.First
      をアクティブ化します。End ;
      ドア:-新しいヘッド;
   終了;
   
   手順レポート（メッセージ）;テキストメッセージ;開始
      OutFix (Time, 2, 0); OutText (": " & message); OutImage;
   終わり;
   
   プロセスクラスPerson (pname);テキストpname; Begin 
      While  True  Do  Begin
         ホールド（通常（12、4、u））
         report (pname & " 試着室をリクエストしています");
         フィッティングルーム1.リクエスト;
         report (pname & " が試着室に入りました");
         ホールド（通常（3, 1, u））
         フィッティングルーム1.退出;
         report (pname & " が試着室を出て行きました");
      終了;
   終了;
   
   整数u;
   参照(FittingRoom) fittingRoom1;
   
   fittingRoom1:-新しいFittingRoom。
   新しい人物 ("Sam")
   をアクティブ化します。 新しい人物 ("Sally")
   をアクティブ化します。新しい人物 ("Andy")をアクティブ化します。  
   ホールド（100）
終わり;

メインブロックには、Simulationシミュレーションを有効にするためにプレフィックスが付けられます。シミュレーションパッケージはどのブロックでも使用でき、誰かがシミュレーションを行っている様子をシミュレートする場合、シミュレーションをネストすることも可能です。

door試着室オブジェクトは、試着室へのアクセスにキュー（ ）を使用します。試着室の利用をリクエストした人が、その試着室が使用中の場合、このキュー（ Wait (door)）で待機する必要があります。試着室から退出する人が現れると、最初の試着室（もしあれば）がキュー（ ）から解放されActivate door.first、ドアキュー（door.First.Out）からも削除されます。

Person は のサブクラスでありProcess、そのアクティビティは、保留 (店舗を閲覧する時間と試着室で過ごす時間) を使用して記述され、試着室を要求したり退出したりするために試着室オブジェクトのプロシージャを呼び出します。

メインプログラムはすべてのオブジェクトを作成し、すべての人物オブジェクトをアクティブ化してイベントキューに追加します。メインプログラムは、シミュレーション時間の100分間待機した後、終了します。

注記

1. ダール、オーレ＝ヨハン;ミールハウグ、ビョルン;クリステン・ナイガード（1970年）。共通ベース言語(PDF) (レポート)。ノルウェー コンピューティング センター。 2024-09-19 のオリジナルからアーカイブされました。2025 年8 月 20 日に取得。
2. Nygaard, Kristen (1978). 「Simula言語の開発」(PDF) .. SIMULA I および SIMULA 67 の開発は、SIMSCRIPT の設計に影響を受けています...
3. Dahl, Ole-Johan ; Myhrhaug, Bjørn; Nygaard, Kristen (1970). Simula: 離散事象システムのプログラミングと記述のための言語 導入とユーザーマニュアル(PDF) (レポート). ノルウェー・コンピューティング・センター. 2025年8月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2025年10月29日閲覧。
4. Kristen Nygaard、Ole-Johan Dahl. 1978. SIMULA言語の開発。プログラミング言語の歴史。Association for Computing Machinery、ニューヨーク、ニューヨーク州、米国、439–480。DOI:https://doi.org/10.1145/800025.1198392
5. Wong, William. 「C言語が登場する前は何を使っていましたか？」Electronic Design . 2017年5月22日閲覧。
6. Holmevik, Jan Rune (1994). 「Simulaのコンパイル：技術的起源の歴史的研究」（PDF） . IEEE Annals of the History of Computing . 16 (4): 25– 37. doi :10.1109/85.329756. S2CID  18148999. 2010年5月12日閲覧。
7. Holmevik, Jan Rune. 「Simulaのコンパイル」. オスロ、ノルウェー：Institute for Studies in Research and Higher Education. 2009年4月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年4月19日閲覧。
8. Holmevik, Jan Rune. 「Simulaの歴史」. オスロ、ノルウェー：Institute for Studies in Research and Higher Education. 2025年10月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2025年10月27日閲覧。
9. Holmevik, Jan Rune. 「Simulaプログラミング言語」. オスロ、ノルウェー：オスロ大学. 2025年10月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2025年10月27日閲覧。
10. レーマン・マドセン、オーレ (2014). 「安全な同時実行抽象化の構築」。ガルのアガで。五十嵐 篤史小林直樹；増原英彦；松岡聡;柴山悦也；田浦健次郎編著．同時オブジェクトとそれ以降。コンピューターサイエンスの講義ノート。 Vol. 8665. ベルリン: スプリンガー。 p. 68.土井：10.1007/978-3-662-44471-9。ISBN 978-3-662-44471-9. S2CID  1000741。
11. 「GNU Cim」。
12. 「Portable Simula Revisited」GitHub . 2019年6月17日閲覧。
13. “ACM Ole-Johan Dahl and Kristen Nygaard - Obituary”. Acm.org. 2011年7月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年1月14日閲覧。
14. 「ACMチューリング賞講演」Informatik.uni-trier.de . 2012年1月14日閲覧。

出典

• シルベスター、ピーター。「IBM System 360/370 コンパイラおよび履歴ドキュメント」(Simula 標準およびその他の履歴ドキュメント)。

さらに読む

• Pooley, Rob (1987)、『Simulaプログラミング入門』、Alfred Waller Ltd、ISBN 0632016116、2004年9月19日のオリジナルからアーカイブ

外部リンク

• 公式ウェブサイト（archive.orgの最終動作バージョン、2022年2月26日アクセス）
• GitHubで Portable Simula を再考する