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1 \chapter{CbC による Geas OS の開発}
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2 信頼性の保証と並列実行のサポートを目的として、 本研究室では CbC というプログラミング言語を開発してきた。
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3 さらにその CbC を使って Gears OS を開発している。
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4 従来の OS が行うメモリ管理並列実行は Meta レベル(kernel space)で処理される。
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5 ノーマルレベルからメタレベルの記述ができる GearsOS を開発している。
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7 \section{Code Gear と Data Gear}
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8 Gears OS は Code Gear と Data Gear という単位でプログラムを記述する CbC を用いて実装する。
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9 Code Gear は CbC における最も基本的な処理の単位である。
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10 Code Gear 間で入力(Input Data Gear)と出力(Output Data Gear)を持ち、goto によって Code Gear から次の Code Gear へ遷移し、継続的に処理を行う。
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11 関数呼び出しとは異なり、呼び出し元には戻らない。
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12 Code Gear 間の処理の流れを図 \ref{fig:codegear} に示す。
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15 % 状態遷移ベースのプログラミング言語である。
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16 % (継続的に処理を行う)ことで検証を容易に余す所なく行うことができる.
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17 \begin{figure}[ht]
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18 \begin{center}
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19 \includegraphics[width=160mm]{./fig/codegear}
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20 \end{center}
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21 \caption{Code Gear 間の継続}
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22 \label{fig:codegear}
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23 \end{figure}
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26 Data Gear は CbC におけるデータの基本的な単位である。Input Data Gear と Output Data Gear があり、Code Gear の遷移の際に Input Data Gear を受け取り、Output Data Gear を書き出す。
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29 \section{Meta Code Gear と Meta Data Gear}
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30 CbC ではノーマルレベルの記述と別にメタレベルで記述することができる。メタレベルの記述によって User Space 側からメモリ管理を行えるようになる。
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33 メタ計算は Meta Code Gear と Meta Data Gear を用いる。
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34 この2つはノーマルレベルからメタレベルの変換する時に使われる。
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35 メタレベルの変換は Perl スクリプトで実装している。
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36 Gears OS での Meta Code Gear は Code Gear の直前、 直後に挿入され、メタ計算を実行する。
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37 それぞれの Code Gear, Meta Code Gear の継続には入力される Data Gear(Input Data Gear) と出力されるData Gear(Output Data Gear)が存在する。
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38 Code Gear 間の継続はノーマルレベルでは 図 \ref{fig:codegear} のように見えるが、メタレベルでの Code Gear は図 \ref{fig:meta_cg_dg} の下のように継続を行っている。
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41 \begin{figure}[ht]
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42 \begin{center}
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43 \includegraphics[width=160mm]{./fig/Meta_Code_Gear}
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44 \end{center}
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45 \caption{ノーマルレベルとメタレベルの継続の見え方}
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46 \label{fig:meta_cg_dg}
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47 \end{figure}
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50 \section{Context}
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51 Gears OS の Context は Meta Data Gear であり、接続可能な Code Gear と Data Gear のリスト、 Data Gear を確保するメモリ空間などを持っている。
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52 従来のスレッドやプロセスに対応する。Gears OS では Code Gear と Data Gear への接続を Context を通して行う。Context が持つ Data Gear のメモリ空間は事前に確保され、Data Gear のメモリ確保の際に heap の値をずらしてメモリを割り当てる。
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53 % パルスさん3.1
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56 ノーマルレベルの Code Gaer から Meta Data Gear である Context を直接参照してしまうと、ユーザーがメタ計算をノーマルレベルで自由に記述できてしまい、メタ計算を分離した意味がなくなってしまう。
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57 この問題を防ぐため、Context から必要な Data Gear のみをノーマルレベルの Code Gear に渡す処理を行なっている。
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60 Meta Code Gear は使用される全ての Code Gear ごとに記述する必要がある。しかし、全ての Code Gear に対して記述すると膨大な記述量になる。そのため、Interface を実装した code Gear の Meta Code Gear は Perl スクリプトで自動生成する。
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63 Meta Code Gear はユーザーが記述することも可能である。そうすることでメタ計算を記述することができるようになったり、goto による継続先を変更することで Geas OS の機能を置き換えることができる。
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66 第5章で扱うメモリ管理部分である vm の Context を ソースコード \ref{contexth} に示す。
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68 \lstinputlisting[label=contexth, caption={\footnotesize 生成された Context}]{./src/context.h}
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70 % code は全ての Code Gear を列挙した enum と関数ポインタの組みで表現される。(ソースコード \ref{contexth} 55行目~68行目)
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71 Code Gear の名前は enum で定義され、コンパイル後には整数で変換される。
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72 Code Gear に接続する際は enum で定義された番号を指定する。
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73 これによってメタ計算時に接続する Code Gear を切り替えることができる。
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76 Data Gear のメモリ空間は事前に領域を確保した後、必要に応じて領域を割り当てることで実現する。
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77 実際に Allocation する際は ソースコード \ref{contexth} 9行目で定義した heap を Data Gear のサイズ分増やすことで実現する。
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