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author mir3636
date Thu, 16 Feb 2017 09:19:18 +0900
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<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
   <meta http-equiv="content-type" content="text/html;charset=utf-8">
   <title>CbC 言語による OS 記述</title>

<meta name="generator" content="Slide Show (S9) v2.5.0 on Ruby 2.2.0 (2014-12-25) [x86_64-darwin13]">
<meta name="author"    content="Mitsuki Miyagi" >

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<!-- prettify -->
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<script src="scripts/prettify.js"></script>

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    Slideshow.init();

    $('code').each(function(_, el) {
      if (!el.classList.contains('noprettyprint')) {
        el.classList.add('prettyprint');
        el.style.display = 'block';
      }
    });
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  } );

  
</script>

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</head>
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<div class="layout">
  <div id="header"></div>
  <div id="footer">
    <div align="right">
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    </div>
  </div>
</div>

<div class="presentation">

  <div class='slide cover'>
    <table width="90%" height="90%" border="0" align="center">
      <tr>
        <td>
          <div align="center">
            <h1><font color="#808db5">CbC 言語による OS 記述</font></h1>
          </div>
        </td>
      </tr>
      <tr>
        <td>
          <div align="left">
            Mitsuki Miyagi
            
            <hr style="color:#ffcc00;background-color:#ffcc00;text-align:left;border:none;width:100%;height:0.2em;">
          </div>
        </td>
      </tr>
    </table>
  </div>

<div class='slide '>
<!-- === begin markdown block ===

      generated by markdown/1.2.0 on Ruby 2.2.0 (2014-12-25) [x86_64-darwin13]
                on 2017-02-16 09:18:39 +0900 with Markdown engine kramdown (1.9.0)
                  using options {}
  -->

<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="section">メタ計算の重要性</h1>
<ul>
  <li>プログラムを記述する際、通常の処理の他に、メモリ管理やスレッド管理、CPU や GPU の資源管理等、記述しなければならない処理が存在する。これらの計算を Meta Computation と呼ぶ。</li>
  <li>Meta Computation はノーマルレベルの計算から切り離して記述したい。</li>
  <li>そのためには処理を細かく分割する必要があるが、関数やクラスなどの単位は容易に分割できない。</li>
  <li>そこで当研究室では Meta Computation を柔軟に記述するためのプログラミング言語の単位として Code Gear、Data Gear という単位を提案している。</li>
</ul>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="code-gear--data-gear">Code Gear と Data Gear</h1>
<ul>
  <li>Code Gear とはプログラムの処理の単位である。</li>
  <li>Code Gear は関数に比べて細かく分割されているので Meta Computation をより柔軟に記述できる。</li>
  <li>Data Gear はデータの単位であり、Code Gear は 任意の数の Input Data Gear を参照して処理を行い、Output Data Gear を出力し処理を終える。</li>
</ul>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="continuation-based-c-cbc">Continuation based C (CbC)</h1>
<ul lang="Code_Gear">
  <li>Continuation based C (CbC) はこの Code Gear 単位を用いたプログラミング言語として開発している。</li>
  <li>CbC では Code Gear は __code という型を持つ関数の構文で定義される。</li>
  <li>Code Gear は戻り値を持たないので、関数とは異なり return 文は存在しない。</li>
  <li>goto の後に Code Gear 名と引数を並べて、次の Code Gear の遷移を記述する。</li>
  <li>この goto の行き先を継続と呼び、このときの a+b が次の Code Gear への出力となる。</li>
</ul>
<pre><code>__code cs0(int a, int b){
  goto cs1(a+b);
}

__code cs1(int c){
  goto cs2(c);
}
</code></pre>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="gears-os">Gears OS</h1>
<ul>
  <li>Gears OS は Code Gear、 Data Gear の単位を用いて開発されており、CbC で記述されている。</li>
  <li>並列実行するための Task を、実行する Code Gear 、実行に必要な Input Data Gear 、Output Data Gear の組で表現する。</li>
  <li>またGears OS では Meta Computation を Meta Code Gear、Meta Data Gear で表現する。</li>
  <li>Meta Code Gear は通常の Code Gear の直後に遷移され、Meta Computation を実行する。</li>
  <li>Meta Code Gear で OS の 機能であるメモリ管理やスレッド管理を行う。</li>
</ul>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="context">Context</h1>
<ul>
  <li>Gears OS には Context と呼ばれる接続可能な Code/Data Gear のリスト、Temporal Data Gear のためのメモリ空間等を持っている Meta Data Gear がある。</li>
  <li>Gears OSは必要なCode/DataGearに参照したい場合、このContext を通す必要がある。</li>
</ul>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="gearefgearimpl">Gearef、GearImpl</h1>
<ul>
  <li>Context には Allocation で生成した Data Gear へのポインタが格納されている。</li>
  <li>Code Gear が Context にアクセスする際、ポインタを使用してデータを取り出すためコードが煩雑になってしまう。</li>
</ul>

<pre><code>__code clearSingleLinkedStack_stub(struct Context* context) {
        SingleLinkedStack* stack = (SingleLinkedStack*)context-&gt;data[D_Stack]-&gt;Stack.stack-&gt;Stack.stack;
        enum Code next = context-&gt;data[D_Stack]-&gt;Stack.next;
        goto clearSingleLinkedStack(context, stack, next);
}
</code></pre>

<ul>
  <li>そこで Code Gear がデータを参照するための Gearef と GearImpl というマクロを定義した。</li>
</ul>

<pre><code>__code clearSingleLinkedStack_stub(struct Context* context) {
        SingleLinkedStack* stack = (SingleLinkedStack*)GearImpl(context, Stack, stack);
        enum Code next = Gearef(context, Stack)-&gt;next;
        goto clearSingleLinkedStack(context, stack, next);
}
</code></pre>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="stub-code-gear">stub Code Gear</h1>
<ul>
  <li>Code Gear が必要とする Data Gear を取り出す際に Context を通す必要がある。</li>
  <li>しかし、Context を直接扱うのはセキュリティ上好ましくない。</li>
  <li>そこで Context から必要なデータを取り出して Code Gear に接続する stub Code Gear を定義し、これを介して間接的に必要な Data Gear にアクセスする。</li>
</ul>

<pre lang="stub"><code>__code clearSingleLinkedStack(struct Context *context,struct SingleLinkedStack* stack,enum Code next) {
    stack-&gt;top = NULL;
    goto meta(context, next);
}

__code clearSingleLinkedStack_stub(struct Context* context) {
        SingleLinkedStack* stack = (SingleLinkedStack*)GearImpl(context, Stack, stack);
        enum Code next = Gearef(context, Stack)-&gt;next;
        goto clearSingleLinkedStack(context, stack, next);
}
</code></pre>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="interface-">interface の記述</h1>
<ul lang="impl">
  <li>interface を記述することで Context を通して Code Gear が参照できるようになった。</li>
  <li>create は関数呼び出しで呼び出され、interface と impliment の初期化と Code Gear のポインタの設定を行う。</li>
  <li>return で interface を返し、その先で inter face の持つ Code Gear へと継続できるようになる。</li>
</ul>
<pre><code>Stack* createSingleLinkedStack(struct Context* context) {
    struct Stack* stack = new Stack();
    struct SingleLinkedStack* singleLinkedStack = new SingleLinkedStack();
    stack-&gt;stack = (union Data*)singleLinkedStack;
    singleLinkedStack-&gt;top = NULL;
    stack-&gt;push = C_pushSingleLinkedStack;
    stack-&gt;pop  = C_popSingleLinkedStack;
    stack-&gt;pop2  = C_pop2SingleLinkedStack;
    stack-&gt;get  = C_getSingleLinkedStack;
    stack-&gt;get2  = C_get2SingleLinkedStack;
    stack-&gt;isEmpty = C_isEmptySingleLinkedStack;
    stack-&gt;clear = C_clearSingleLinkedStack;
    return stack;
}
</code></pre>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="contextstub-code-gear-">Context、stub Code Gear の自動生成</h1>
<ul>
  <li>Gears OS では通常の計算の他に Context や stub などの meta computation を記述する必要がある。</li>
  <li>現在の CbC で Gears OS を記述すると、この meta computation の記述も行わなくてはならず、これには多くの労力を要する。</li>
  <li>この記述を助けるために Context を生成する generate_context と stub Code Gear を生成する generate_stub を perl スクリプトで作成した。</li>
</ul>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="stub-code-gear-">stub Code Gear の生成</h1>
<ul>
  <li>stub Code Gear は Code Gear 間の継続に挟まれ、Code Gear が必要な Data Gear を Context から取り出す処理を行うものである。</li>
  <li>stub Code Gear は Code Gear 毎に記述する必要があり、そのCode Gear の引数を見て取り出す Data Gear を選択する。</li>
  <li>generate_stub は指定された cbc ファイルの __code型である Code Gear を取得。</li>
  <li>引数と interface を照らし合わせ、Gearef または GearImpl を決定する。</li>
  <li>cbc ファイルのから、生成した stub Code Gear を加えて、c ファイルを生成する。</li>
</ul>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="context-">Context の生成</h1>
<ul>
  <li>Context は Meta Data Gear に相当し、Code Gear や Data Gear を管理している。</li>
  <li>generate_context は context.h から Data Gear、c ファイルから Code Gear を取得。</li>
  <li>取得した Code/Data Gear の enum の定義は enumCode.h、enumData.h に生成される。</li>
  <li>generate_context は取得した Code/Data Gear から Context の生成を行うコードを生成する。</li>
  <li>これらを自動生成することで Gears OS の記述量を約半分にすることができます。
<img src="./fig/generate_context.svg" alt="message" width="800" /></li>
</ul>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="section-1">今後の課題</h1>
<ul>
  <li>本研究では interface の記述、CbC ファイルから Gears OS の記述に必要な Context と stub の生成を行う perl スクリプトの生成を行なった。</li>
  <li>これにより Gears OS のコードの煩雑さは改善され、ユーザーは Context への接続を意識する必要がなくなった。</li>
  <li>今後の課題は Code Gear から meta computation を行う meta Code Gear を生成できるようにし、ユーザーがメタレベルの処理を意識せずにコードを記述できるようにする。</li>
  <li>また、今回 perl スクリプトによって Context や stub の生成を行なったが、LLVM/clang 上で実装しコンパイラで直接 CbC を実行できるようにすることも優先する。</li>
</ul>
<!-- === end markdown block === -->
</div>


</div><!-- presentation -->
</body>
</html>