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本条目介绍的是 [[HP-Apple系列|HP Apple]] {{黑幕|39gs}} 等 Saturn 系列计算器的基础知识。

== Saturn ==
Saturn 是 HP 于上世纪 80 年代为其计算器开发的一种''' 4 位微处理器'''，该处理器有 Bert、Sacajawea、Lewis、Clarke、Yorke、New-Yorke 等子系列。<ref>{{cite web|url=https://en.wikipedia.org/wiki/HP_Saturn|title=英文维基百科：HP Saturn}}</ref>

== Apple（Saturn+）系列 ==
在 Saturn 处理器停产后，为了保持与 Saturn 平台原有程序的兼容性，HP 推出了一系列'''在 ARM 处理器上运行 Saturn 模拟器'''的计算器，与上面的那些子系列相对，软件模拟的 Saturn 处理器被称为 '''Apple 系列'''。这些模拟处理器相比之前真实的 Saturn 处理器拥有更多的功能，因此也被称作 '''Saturn+'''。
Apple 系列推出后，39、49 系列的图形计算器均发布了多款对应的新型号：
{| class="wikitable"
|-
! 系列 !! 原型号（Yorke 系列处理器） !! 新型号（Apple 系列模拟处理器）
|-
| [[HP-39系列|39]] || 39g 40g || 39g+ 39gs 40gs
|-
| [[HP-50G|49]] || 49g || 48gII 49g+ 50g
|}
这些新型号的系统软件与相对应的原有型号非常相近，只不过系统是运行在模拟器内，而不是运行在真实的 Saturn 处理器上。因此，很多相关的术语保留了下来。

'''值得注意的是，名为“HP ??gII”的计算器（“?”代指数字）往往与同编号的其他产品大相径庭，切勿混淆。例如，HP 48gII 不属于 HP 48 系列，而属于 HP 49 系列；而 [[HP-39系列#HP-39GII|HP 39gII]] 则不属于 Saturn 系列产品，而与后期推出的 [[HP-Prime|HP Prime]] 有几分相近。'''

== 系统架构概述 ==

== Saturn 汇编语言 ==
无论是原有 Saturn 系列还是 Apple 系列，由于使用了或真或假的 Saturn 处理器，显然都可以直接使用 Saturn 汇编语言编写程序。

Saturn 汇编常与编译型语言 System RPL 共同使用，相关内容详见[[#System RPL|下文]]，在此不再赘述。

== RPN ==
RPN（'''R'''everse '''P'''olish '''N'''otation，逆波兰表示法）将运算符置于操作数的后面，因此又称'''后缀表示法'''。与之相对的是绝大多数语言采用的'''代数表示法'''（Algebraic Notation，运算符位于操作数之间，又称中缀表示法）和 Lisp 等语言采用的波兰表示法（运算符位于操作数之前，又称前缀表示法）。

{| class="wikitable"
|-
! 表达式记法 !! 运算符位置 !! 示例 !! 采用该记法的语言
|-
| 波兰表示法 || 前缀 || * - 3 4 5 || Scheme，Common Lisp 等
|-
| 代数表示法 || 中缀 || (3 - 4) * 5 || C++，Python，[[TI-Lua]]，HP Basic 等
|-
| 逆波兰表示法 || 后缀 || 3 4 - 5 * || Forth，System RPL 等
|}

逆波兰表达式的解释器一般是基于栈（Stack）这一数据结构的。要理解 RPN，最好先理解栈的概念。
RPN 解释求值的过程一般是：遇到操作数时入栈；遇到运算符时，取对应数量的操作数出栈，求值，将结果入栈；最终栈顶就是表达式的值。

例如，常规中缀记法的 <code>12 * (3 + 4) - 6 + 8 / 2</code> 用 RPN 写作 <code>12 3 4 + * 6 - 8 2 / +</code>，其运算过程如下：

[[File:RPN运算过程示意图.png|无框|RPN运算过程示意图]]

* 首先，12、3、4 依次入栈。
* 输入加号时，由于它是二元运算符，会弹出栈顶的两个数进行运算，并将结果 7 压入栈中。
* 乘法同样是二元运算，弹出栈顶的 12 和 7 两个数，并将结果 84 返回栈顶。
* 随后，数字 6 入栈。
* 之后是减法，取出栈顶的 84 和 6，并返回结果 78。
* 随后，8 和 2 入栈。
* 之后是除法，取出栈顶的 8 和 2，并将结果 4 压入栈中。
* 最后取出 4 和 78 做加法，得到最终结果 82。

RPN 的运算符之间不存在优先级的高低，不需要使用括号来表明运算的优先级，因此能减少输入部分复杂表达式时按键的次数。
例如，常规中缀记法中 <code>3 - 4 * 5</code> 与 <code>(3 - 4) * 5</code> 的意义不相同，需要用括号加以区分；但后缀记法中前者写做 <code>3 4 5 * -</code> ，后者则写做 <code>3 4 - 5 *</code> 。

== System RPL ==
System RPL（其中 RPL 指 '''R'''everse '''P'''olish '''L'''isp）是 HP 计算器上广泛使用的一种'''编译型语言'''。顾名思义，该语言中的语句采用逆波兰表示法。

HP 38、39（40）、48、49（50）等系列的图形计算器均支持该语言<ref>{{cite web|url=https://en.wikipedia.org/wiki/RPL_(programming_language)|title=英文维基百科：RPL}}</ref>，且大部分系统软件和很多第三方软件由该语言写就。HP 38、39（40）、49（50）等新系列计算器的很多第三方应用来源于对 HP 48 等早期系列中 System RPL 应用的移植和重新编译。

作为一种贴近底层的编译型系统编程语言，System RPL 常与 Saturn 汇编共同使用，这与 PC 平台上的 C 语言和 x86 汇编语言有着相通之处。这两种语言可以用 PC 上的 '''HP Tools''' 开发。此外，HP 49、50 等系列的计算器内置了 '''MASD'''，可以直接在计算器上进行编译、汇编、调试操作。注意 HP Tools 和 MASD 均是编译器本身，并不包含'''头文件（Entry Points，或简称 Entries）'''，如果不希望手动声明系统提供的函数，需要自行下载头文件，其中的原理与 C 语言是相通的。HP 28、38、39（40）、48、49（50）系列的头文件互不相同，下载时需根据所针对的机型正确选择。

=== Library ===
=== Aplet ===

== User RPL ==
User RPL 是 HP RPN 计算器上的一种'''解释型语言'''。顾名思义，该语言同样采用逆波兰表示法。

HP 28、48、49（50）等系列的计算器支持该语言代码的运行。如果在设置中选择 RPN 输入模式，那么用户在计算界面中输入的有效指令实际上均可以视为合法的 User RPL 代码。

=== 与 System RPL 的关系 ===
User RPL 的语法和 System RPL 相近，但代码可以直接在计算器上运行而不需要编译。运行时发生的大部分错误会被正确捕获，且部分较为危险的底层命令无法直接使用。这些特性使得 User RPL 的编写和调试更方便和安全，但也使它的运行速度较 System RPL 缓慢，在需要对系统底层进行操控及性能因素至关重要的场合（如某些游戏）应当选择 System RPL。

User RPL 能通过多种方式调用 System RPL 特有的函数，相关内容并入下文 HP Basic 的[[#调用 System RPL|相关章节]]，在此不再赘述。

在 HP 49（50）系列计算器内置的文件管理器（Filer）中，User RPL 代码的文件类型为 <code>PROG</code>，System RPL 源码的类型为普通字符串 <code>STRNG</code>，而 System RPL 编译出的二进制对象类型为 <code>CODE</code>。

== HP Basic ==
HP Basic 是 HP 38、39（40）系列计算器的解释型语言，由于该语言的代码通过解释器执行，且解释器本身又运行在速度缓慢的 Saturn 处理器或模拟器上，因此速度是本文提及的所有语言中最慢的。

由于其为解释型语言，我们仅需记事本等纯文本编辑器即可在 PC 上进行该语言的开发。鉴于部分特殊符号是用多个 ASCII 字符来表示的（如赋值号 <code>►</code> 表示为 <code>\|></code>），为了输入这些符号而免于记忆对应的 ASCII 序列，可以使用 [[#ADK|ADK]] 中的文本编辑器代替记事本进行开发。为了将代码传入计算器中，代码头部应符合特定的格式，参见[[#HP Saturn 系列的文件类型（外部表示）|下文中的说明]]。

想学习 HP Basic 程序的编写，仅需阅读[http://welcome.hp-ww.com/ctg/Manual/c00751812.pdf HP 39gs 用户手册]（俗称说明书）即可。高级用法则需要对 [[#System RPL|System RPL]] 有所了解，见本章接下来两节的内容。

=== 与 User RPL 和 System RPL 的关系 ===
HP Basic 的定位与 HP 48、49（50）系列中的 User RPL 相似——用户在 HOME 界面中输入的有效指令均为合法的 HP Basic 代码。

=== 调用 System RPL ===

=== ADK ===
'''ADK'''（'''A'''plet '''D'''evelop '''K'''it，Aplet 开发套件）是 '''16 位''' Windows 平台上的 '''HP Basic 开发工具'''，该工具可以帮助用户编写 HP Basic，使用 HP Basic 扩充现有 Aplet 的功能（见 HP 39gs 用户手册第 18-10 页）。值得一提的是，该工具能编辑 Aplet 中嵌入的 Note 和 Sketch，因此您'''可以使用该工具将文本文档和黑白图片传入计算器显示'''，这对于尚未学会[[#HP Saturn 系列的文件类型（外部表示）|文件头部如何编写]]的用户尤为有用。

虽然该工具的名称为 Aplet 开发套件，但该工具'''仅能在现有 Aplet 的基础上，对其 Views 菜单进行扩充'''（例如，为 Function Aplet 添加自动设置定义域和值域的功能）。要开发全新的 Aplet，请使用 [[#System RPL|System RPL]] 或 [[#HPGCC|HPGCC]]。

由于 [https://zh.wikipedia.org/wiki/X86-64 AMD64] 平台的固有限制，'''64 位系统无法兼容 16 位应用'''。如果您需要在 64 位系统中运行该应用，建议用 DOSBox、Hyper-V 等虚拟机运行 Windows 3.1、Windows 95 等 16 位操作系统或 Windows XP 等 32 位操作系统。

== HPGCC ==
=== ARM Toolbox ===
=== Aplet 框架 ===
=== 内存布局与固件 ===

== 数据类型与联机传输 ==

=== 文件类型的判定：扩展名与特征签名 ===
不同类型的文件需要用不同的方式解析。为了正确理解文件中数据的含义，首先需判断出文件的类型。

文件类型的标示和识别主要有两种方式：
* 文件'''名称'''的某个特定部分指示一个文件的类型——通常是最后一个小数点后的部分，也就是'''扩展名（Extension）'''。
* 文件'''内容'''的某个特定部分，即'''特征签名（File Signature）'''指示一个文件的类型——通常是最前面的部分，也就是'''头部（Header）'''。

扩展名最早在 [https://en.wikipedia.org/wiki/CP/M CP/M] 操作系统中被采用，而后又随一脉相承的 DOS 和 Windows 得到了推广；特征签名则在 <span style="font-variant: small-caps;">Unix</span> 中被广泛应用，而后又被 Linux 等操作系统所继承下来。由于两类操作系统均得到了广泛的应用，现实中两种方式常常共存：

{| class="wikitable sortable"
|-
! 文件类型 !! 扩展名 !! 特征签名<ref>{{cite web|url=https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_file_signatures|title=英文维基百科：文件特征签名列表}}</ref>
|-
| PDF 文档 || pdf || <code>%PDF</code>
|-
| ZIP 压缩文件 || zip docx pptx xlsx 等 || <code>PK</code>（设计者 '''P'''hil '''K'''atz）
|-
| RAR 压缩文件 || rar || <code>Rar!</code>
|-
| CAB 压缩文件 || cab || <code>MSCF</code>（'''M'''icro'''s'''oft '''C'''abinet '''F'''ile）
|-
| [https://en.wikipedia.org/wiki/DOS_MZ_executable MZ 可执行文件]
[https://zh.wikipedia.org/wiki/可移植可执行 PE 可执行文件]
|| com exe
exe dll sys ocx cpl scr 等
|| <code>MZ</code>（设计者 '''M'''ark '''Z'''bikowski）
（为向下兼容 DOS，PE 文件头部与之相同）
|-
| [https://zh.wikipedia.org/wiki/可執行與可鏈接格式 ELF 可执行文件] || 无 || <code>\x7F</code> <code>E</code> <code>L</code> <code>F</code>
|-
| PNG 图片 || png || <code>\x89</code> <code>P</code> <code>N</code> <code>G</code>
|-
| GIF 图片 || gif || <code>GIF89a</code> 或 <code>GIF87a</code>
|-
| JPEG 图片 || jpg jpeg || 以 <code>\xFF</code> <code>\xD8</code>开始，<code>\xFF</code> <code>\xD9</code> 结束
|-
| Midi 音轨 || midi || <code>MThd</code>（'''M'''IDI '''T'''rack '''h'''ea'''d'''er）
|-
| Java 字节码 || class || <code>\xCA</code> <code>\xFE</code> <code>\xBA</code> <code>\xBE</code>，即十六进制 <code>CAFEBABE</code>
|}

从上面的例子中可以看出，既有一个扩展名对应多种特征签名的情况（如 GIF 文件），也有多种扩展名对应单一特征签名的情况（如 PE 文件）。当扩展名和特征签名共存时，有时会结合两种因素来决定文件如何解析，更多时候则只选择其中的主要因素来判断文件的类型。例如，将 JPEG 图片的扩展名更改为 png 仍能用多数图片查看器正常打开，说明这些软件仅通过文件内容中的特征签名来判断文件的格式，扩展名无关紧要。'''同样，HP Saturn 系列计算器也仅判定文件的特征签名，而扩展名的作用只是辅助人类的辨识。'''

=== HP Saturn 系列的文件类型（外部表示） ===
{| class="wikitable sortable"
|-
! 文件类型 !! 常见扩展名 !! 特征签名
|-
| HP 39（40）系列 || 000 apt lib 等
|| <code>HP39Asc?</code>（文本，'''ASC'''II）
<code>HP39Bin?</code>（二进制，'''Bin'''ary）
|-
| HP 48 系列 || 不固定 || <code>HPHP48-?</code>
|-
| HP 49（50）系列 || hp lib 等 || <code>HPHP49-?</code>
|}

上表中，<code>?</code> 代指表示文件类型的一个大写拉丁字母；同一字母在不同系列中有着不同的意义，详见下文各章节。另外，由于扩展名并无实质性作用，用户可根据自己的喜好和实际情况选择不同的扩展名——例如，为了方便用记事本打开，可以用 txt 作为扩展名；<ref>{{cite web|url=https://github.com/Arnie97/neko-notepad/blob/master/readme_40gs.txt|title=GitHub：Neko Notepad}}</ref>为了方便用户区分不同机种的文件，跨平台应用的开发者有时直接用 48、49 等作为扩展名。<ref>{{cite web|url=http://www.hpcalc.org/details/476|title=HPCalc.org：Columns+}}</ref>

==== HP 39（40）系列 ====
==== HP 48 系列 ====
==== HP 49（50）系列 ====

=== HP Saturn 系列的对象类型（内部表示） ===
表面上看，HP 39（40）、48、49（50）的文件格式互不相同，PC 上的官方联机工具（Connectivity Kit）也形式各异。但是，多项证据已经表明，'''不同系列的 Saturn 机种使用相同的方式来储存 RAM 中的对象'''。

我们可以通过下面的实验来验证这一结论：用含有 HP 48gII 固件的 ROM 替换 HP 39gs 原有的闪存，期间保持电源供给，以免 RAM 中的数据丢失。那么，当进入 49 系列的系统后，我们将看到之前在 39 系列系统中储存的所有文件（和文件夹）。鉴于 39 系列系统中并未提供完整的文件管理器，如果想探查 39 系列计算器的目录结构，除了选择 [[#调用 System RPL|39 系统中不完整的文件管理器]]或自己编写文件管理器外，亦可利用这一特性，借助 49 系列内置的文件管理器来达到目的。

综上所述，'''不同系列间文件格式的差异，本质上是相同对象类型的不同序列化形式'''，传入计算器后的生成的对象是相同的，可谓“换汤不换药”。

=== 串口与驱动程序 ===
=== Kermit 与 XMODEM ===

== 参考文献 ==