\chapter{Gears OS}
\section{Gears OS}
Gears OS では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。
Data Gear はデータの単位であり、int や文字列などの Primitive Type を持っている。
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。
また、接続された Data Gear 以外には参照を行わない。
Gears OS は Input/Output Data Gear の依存関係が解決された Task を並列実行する。
処理やデータの構造が Code Gear、Data Gear に閉じているため、これにより実行時間、メモリ使用量などを予測可能なものにすることが可能になる。

Gears OS では Meta Computation を Meta Code Gear、Meta Data Gear で表現する。
Meta Code Gear は通常のCode Gear の直後に遷移され、Meta Computation を実行する。

CbC は Code Gear を処理の単位として用いたプログラミング言語であるため、Gears OS の Code Gear を記述するのに適している。

%\section{Gears OS の構成}

%\begin{itemize}
%   \item Context
%   \item TaskQueue
%   \item TaskManager
%   \item Persistent Data Tree
%   \item Worker
%\end{itemize}

%図\ref{fig:gearsos} に Gears OS の構成図を示す。

%\begin{figure}[htpb]
%    \begin{center}
%        \scalebox{0.2}{\includegraphics{fig/gearsos.pdf}}
%    \end{center}
%    \caption{Gears OS の構成図}
%    \label{fig:gearsos}
%\end{figure}

\section{Context}
Gears OS では Context と呼ばれる接続可能な Code/Data Gear のリスト、TaskQueue へのポインタ、Persistent Data Tree へのポインタ、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。
Gears OS は必要な Code/Data Gear に参照したい場合、この Context を通す必要がある。
%メインとなる Context と Worker 用の Context があり、TaskQueue と Persistent Data Tree は共有される。
%Temporal Data Gear のためのメモリ空間は Context 毎に異なり、互いに干渉することはできない。
%Persistent Data Tree への書き込みのみで相互作用を発生させ目的の処理を達成する。
 
しかし、Context を直接扱うのはセキュリティ上好ましくない。
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 Meta Code Gear である stub 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。



%現在 CbC で Gears OS を記述すると通常の Computation に加えて Meta Computation である stub を記述する必要がある。
%Meta Computation



%Context や stub は Meta Computation であるため。

\section{Meta Code Gear}
Gears OS では Code Gear 間の遷移に Meta レベルの Meta Code Gear を挟む。
その様子を表したのが図 \ref{fig:metaCS}である。
Meta Code Gear は メモリの確保やネットワーク管理などの Meta Computation を行う Code Gear である。
通常の Code Gear ではこれらの Meta Computation は書かず、Meta Code Gear に必要に応じて記述することになる。
%通常レベルの Code Gear からは Meta Code Gear への継続は見えず、通常レベルの Code Gear に直接継続しているように見えるべきである

\begin{figure}[htpb]
 \begin{center}
  \scalebox{0.55}{\includegraphics{fig/metaCS.pdf}}
 \end{center}
 \caption{meta computation}
 \label{fig:metaCS}
\end{figure}

\section{stub Code Gear}
Gears OS では Code Gear は Meta Code Gear に継続し、その後 Code Gear に継続すると述べたが、正確には Meta Code Gear から Code Gear に継続する際に stub Code Gear を挟む。
stub Code Gear は、Code Gear が必要とする Data Gear を context から取り出すという処理を行うものである。
stub Code Gear は Code Gear 毎に生成される。

%この機能により、CbC は Code Gear のみでなく Data Gear を単位として用いることが可能になった。
%Meta Code Gear、Meta Data Gear により meta computation を通常の Code Gear 内に記述せずにすむ、Code Gear 間に実行される Meta Code Gear で継続先を変更する、エラーハンドリングを行うといった使い方ができるようになるだろう。

%\section{TaskQueue}
%ActiveTaskQueue と WaitTaskQueue の 2 つの TaskQueue を持つ。
%先頭と末尾の Element へのポインタを持つ Queue を表す Data Gear である。
%Element は Task を表す Data Gear へのポインタと次の Element へのポインタを持っている。
%Compare and Swap(CAS) を使ってアクセスすることでスレッドセーフな Queue として利用することが可能になる。
%
%\section{TaskManager}
%Task には Input Data Gear, Output Data Gear が存在する。
%Input/Output Data Gear から依存関係を決定し、TaskManager が解決する。
%依存関係が解決された Task は WaitTaskQueue から ActiveTaskQueue に移される。
%TaskManager はメインとなる Context を参照する。
%
%\section{Persistent Data Tree} 
%非破壊木構造で構成された Lock-free なデータストアである。
%Red-Black Tree として構成することで最悪な場合の挿入・削除・検索の計算量を保証する。
%
%\section{Worker}
%TaskQueue から Task の取得・実行を行う。
%Task の処理に必要なデータは Persistent Data Tree から取得する。
%処理後、必要なデータを Persistent Data Tree に書き出して再び Task の取得・実行を行う。
%
\section{interface の記述}

interface を記述することで

\begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=interface,caption={stack の interface}]
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;
}
\end{lstlisting}

%api
%impliment