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author | mir3636 |
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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" > <!-- style sheet links --> <link rel="stylesheet" href="s6/themes/projection.css" media="screen,projection"> <link rel="stylesheet" href="s6/themes/screen.css" media="screen"> <link rel="stylesheet" href="s6/themes/print.css" media="print"> <link rel="stylesheet" href="s6/themes/blank.css" media="screen,projection"> <!-- JS --> <script src="s6/js/jquery-1.11.3.min.js"></script> <script src="s6/js/jquery.slideshow.js"></script> <script src="s6/js/jquery.slideshow.counter.js"></script> <script src="s6/js/jquery.slideshow.controls.js"></script> <script src="s6/js/jquery.slideshow.footer.js"></script> <script src="s6/js/jquery.slideshow.autoplay.js"></script> <!-- prettify --> <link rel="stylesheet" href="scripts/prettify.css"> <script src="scripts/prettify.js"></script> <script> $(document).ready( function() { Slideshow.init(); $('code').each(function(_, el) { if (!el.classList.contains('noprettyprint')) { el.classList.add('prettyprint'); el.style.display = 'block'; } }); prettyPrint(); } ); </script> <!-- Better Browser Banner for Microsoft Internet Explorer (IE) --> <!--[if IE]> <script src="s6/js/jquery.microsoft.js"></script> <![endif]--> </head> <body> <div class="layout"> <div id="header"></div> <div id="footer"> <div align="right"> <img src="s6/images/logo.svg" width="200px"> </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->data[D_Stack]->Stack.stack->Stack.stack; enum Code next = context->data[D_Stack]->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)->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->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)->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->stack = (union Data*)singleLinkedStack; singleLinkedStack->top = NULL; stack->push = C_pushSingleLinkedStack; stack->pop = C_popSingleLinkedStack; stack->pop2 = C_pop2SingleLinkedStack; stack->get = C_getSingleLinkedStack; stack->get2 = C_get2SingleLinkedStack; stack->isEmpty = C_isEmptySingleLinkedStack; stack->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>