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1 <!DOCTYPE html>
2 <html>
3 <head>
4 <meta http-equiv="content-type" content="text/html;charset=utf-8">
5 <title>Code Gear と Data Gear を持つ Gears OS の設計</title>
6
7 <meta name="generator" content="Slide Show (S9) v2.5.0 on Ruby 2.4.0 (2016-12-24) [x86_64-darwin16]">
8 <meta name="author" content="Mitsuki Miyagi, Shinji Kono" >
9
10 <!-- style sheet links -->
11 <link rel="stylesheet" href="s6/themes/projection.css" media="screen,projection">
12 <link rel="stylesheet" href="s6/themes/screen.css" media="screen">
13 <link rel="stylesheet" href="s6/themes/print.css" media="print">
14 <link rel="stylesheet" href="s6/themes/blank.css" media="screen,projection">
15
16 <!-- JS -->
17 <script src="s6/js/jquery-1.11.3.min.js"></script>
18 <script src="s6/js/jquery.slideshow.js"></script>
19 <script src="s6/js/jquery.slideshow.counter.js"></script>
20 <script src="s6/js/jquery.slideshow.controls.js"></script>
21 <script src="s6/js/jquery.slideshow.footer.js"></script>
22 <script src="s6/js/jquery.slideshow.autoplay.js"></script>
23
24 <!-- prettify -->
25 <link rel="stylesheet" href="scripts/prettify.css">
26 <script src="scripts/prettify.js"></script>
27
28 <script>
29 $(document).ready( function() {
30 Slideshow.init();
31
32 $('code').each(function(_, el) {
33 if (!el.classList.contains('noprettyprint')) {
34 el.classList.add('prettyprint');
35 }
36 });
37 prettyPrint();
38 } );
39
40
41 </script>
42
43 <!-- Better Browser Banner for Microsoft Internet Explorer (IE) -->
44 <!--[if IE]>
45 <script src="s6/js/jquery.microsoft.js"></script>
46 <![endif]-->
47
48
49
50 </head>
51 <body>
52
53 <div class="layout">
54 <div id="header"></div>
55 <div id="footer">
56 <div align="right">
57 <img src="s6/images/logo.svg" width="200px">
58 </div>
59 </div>
60 </div>
61
62 <div class="presentation">
63
64 <div class='slide cover'>
65 <table width="90%" height="90%" border="0" align="center">
66 <tr>
67 <td>
68 <div align="center">
69 <h1><font color="#808db5">Code Gear と Data Gear を持つ Gears OS の設計</font></h1>
70 </div>
71 </td>
72 </tr>
73 <tr>
74 <td>
75 <div align="left">
76 Mitsuki Miyagi, Shinji Kono
77 琉球大学
78 <hr style="color:#ffcc00;background-color:#ffcc00;text-align:left;border:none;width:100%;height:0.2em;">
79 </div>
80 </td>
81 </tr>
82 </table>
83 </div>
84
85 <div class='slide '>
86 <!-- === begin markdown block ===
87
88 generated by markdown/1.2.0 on Ruby 2.4.0 (2016-12-24) [x86_64-darwin16]
89 on 2018-01-16 18:50:54 +0900 with Markdown engine kramdown (1.13.2)
90 using options {}
91 -->
92
93 <!-- _S9SLIDE_ -->
94 <h1 id="os-">OS の拡張性と信頼性の両立</h1>
95
96 <p>さまざまなコンピュータの信頼性の基本はメモリなどの資源管理を行う OS である。
97 時代とともに進歩するハードウェア、サービスに対応して OS 自体が拡張される必要がある。
98 その信頼性を保証するには、従来の テストとデバッグでは不十分であり、テストしきれない部分が残ってしまう。
99 これに対処するため には、証明を用いる方法とプログラムの可能な実行をすべて数え上げるモデル検査を用いる方法がある。
100 検証は一度ですむものではなく、アプリケーションやサービス、デバイスが新しくなることに検証をやり直す必要がある。
101 このため信頼性と拡張性を両立させることが重要である。
102 &lt;!–プログラムからデータを分離して扱うデータベースには、
103 プログラム中のデータ構造とRDBの表構造のずれにより、<u>インピーダンスミスマッチ</u>という問題がある。</p>
104
105 <p>データベースのレコードをプログラム中のオブジェクトとして使える<u>OR Mapper</u>や、
106 データベース自体も、表に特化したKey Value Storeや、Jsonなどの不定形のデータ構造を格納するように機能拡張されてきている。</p>
107
108 <p>しかし、プログラム中のデータは複雑な構造をメモリ上に構築しており、これらの方法でもまだギャップがある。–&gt;</p>
109
110
111 </div>
112 <div class='slide '>
113 <!-- _S9SLIDE_ -->
114 <h1 id="section">メタ計算の重要性</h1>
115 <ul lang="Code_Gear">
116 <li>プログラムを記述する際、ノーマルな処理の他に、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。これらの計算をメタ計算と呼ぶ。</li>
117 <li>メタ計算はノーマルな計算から切り離して記述したい。</li>
118 <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>
119 <li>そこで当研究室ではメタ計算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。
120 # Continuation based C (CbC)</li>
121 <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>
122 <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>
123 <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>
124 <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>
125 <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>
126 </ul>
127 <pre><code>__code cs0(int a, int b){
128 goto cs1(a+b);
129 }
130
131 __code cs1(int c){
132 goto cs2(c);
133 }
134 </code></pre>
135 <p># Gears OS
136 - 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。
137 - 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。
138 - またGears OS ではメタ計算を Meta Code Gear、Meta Data Gear で表現する。
139 - Meta Code Gear はノーマルの Code Gear の直後に遷移され、メタ計算を実行する。
140 - 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。</p>
141
142
143 </div>
144 <div class='slide '>
145 <!-- _S9SLIDE_ -->
146 <h1 id="gears-os-">Gears OS の構成</h1>
147
148
149 </div>
150 <div class='slide '>
151 <!-- _S9SLIDE_ -->
152 <h1 id="cbc--gears-os-">CbC による Gears OS 記述の問題点</h1>
153 <ul>
154 <li>Gears OS を CbC で実装する上でメタ計算の記述が煩雑であることがわかった。</li>
155 <li>本研究ではこれらのメタ計算を自動生成することにより Gears OS を記述する上においてより良い構文をユーザーに提供することにした。</li>
156 <li>そのためのプロトタイプとして perl スクリプトを作成した。</li>
157 </ul>
158
159
160 </div>
161 <div class='slide '>
162 <!-- _S9SLIDE_ -->
163 <h1 id="context">Context</h1>
164 <ul>
165 <li>Gears OS には Context と呼ばれる接続可能な Code Gear、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>
166 <li>Gears OSは必要なCode Gear、Data Gearに参照したい場合、このContext を通す必要がある。</li>
167 </ul>
168
169 <p><img src="./fig/context.svg" alt="message" width="550" /></p>
170
171
172 </div>
173 <div class='slide '>
174 <!-- _S9SLIDE_ -->
175 <h1 id="interface">Interface</h1>
176 <ul>
177 <li>interface を記述することでデータ構造のapiと Data Gear を結びつけることが出来、呼び出しが容易になった。</li>
178 <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>
179 </ul>
180
181 <pre lang="impl"><code>Stack* createSingleLinkedStack(struct Context* context) {
182 struct Stack* stack = new Stack();
183 struct SingleLinkedStack* singleLinkedStack = new SingleLinkedStack();
184 stack-&gt;stack = (union Data*)singleLinkedStack;
185 singleLinkedStack-&gt;top = NULL;
186 stack-&gt;push = C_pushSingleLinkedStack;
187 stack-&gt;pop = C_popSingleLinkedStack;
188 stack-&gt;pop2 = C_pop2SingleLinkedStack;
189 stack-&gt;get = C_getSingleLinkedStack;
190 stack-&gt;get2 = C_get2SingleLinkedStack;
191 stack-&gt;isEmpty = C_isEmptySingleLinkedStack;
192 stack-&gt;clear = C_clearSingleLinkedStack;
193 return stack;
194 }
195 </code></pre>
196 <!--
197
198 <div style="text-align: center;">
199  <img src="./images/multiComponent.pdf" alt="message" width="600">
200 </div>
201
202 -->
203
204
205 </div>
206 <div class='slide '>
207 <!-- _S9SLIDE_ -->
208 <h1 id="contextstub-code-gear-">Context、stub Code Gear の自動生成</h1>
209 <ul>
210 <li>Gears OS ではノーマルレベルの計算の他に Context や stub などのメタ計算を記述する必要がある。</li>
211 <li>現在の CbC で Gears OS を記述すると、このメタ計算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>
212 <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>
213 </ul>
214
215
216 </div>
217 <div class='slide '>
218 <!-- _S9SLIDE_ -->
219 <h1 id="meta-">Meta の生成</h1>
220
221 <ul>
222 <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>
223 <li>しかし、メタであるContext をノーマルレベルの Code Gear から直接アクセスするのはよろしくない。</li>
224 <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、メタレベルの 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>
225 </ul>
226
227 <pre lang="stub"><code>__code clearSingleLinkedStack(struct Context *context,struct SingleLinkedStack* stack,enum Code next) {
228 stack-&gt;top = NULL;
229 goto meta(context, next);
230 }
231
232 __code clearSingleLinkedStack_stub(struct Context* context) {
233 SingleLinkedStack* stack = (SingleLinkedStack*)GearImpl(context, Stack, stack);
234 enum Code next = Gearef(context, Stack)-&gt;next;
235 goto clearSingleLinkedStack(context, stack, next);
236 }
237 </code></pre>
238
239
240 </div>
241 <div class='slide '>
242 <!-- _S9SLIDE_ -->
243 <h1 id="stub-code-gear-">stub Code Gear の生成</h1>
244 <ul>
245 <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>
246 <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>
247 <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>
248 <li>引数と interface を照らし合わせ、Gearef または GearImpl を決定する。</li>
249 <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>
250 </ul>
251
252 <pre lang="stub"><code>__code clearSingleLinkedStack(struct Context *context,struct SingleLinkedStack* stack,enum Code next) {
253 stack-&gt;top = NULL;
254 goto meta(context, next);
255 }
256
257 __code clearSingleLinkedStack_stub(struct Context* context) {
258 SingleLinkedStack* stack = (SingleLinkedStack*)GearImpl(context, Stack, stack);
259 enum Code next = Gearef(context, Stack)-&gt;next;
260 goto clearSingleLinkedStack(context, stack, next);
261 }
262 </code></pre>
263
264
265 </div>
266 <div class='slide '>
267 <!-- _S9SLIDE_ -->
268 <h1 id="context-">Context の生成</h1>
269
270 <ul>
271 <li>Context は Meta Data Gear に相当し、Code Gear や Data Gear を管理している。</li>
272 <li>generate_context は context.h から Data Gear、c ファイルから Code Gear を取得。</li>
273 <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>
274 <li>Code/Data Gear の名前とポインタの対応は この enum と関数ポインタによって表現される。</li>
275 <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>
276 <li>Context には Allocation で生成した Data Gear へのポインタも格納されているが、Data Gear の Allocation を行うコードは dataGearInit.c に生成される。</li>
277 <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。
278 <img src="./fig/generate_context.svg" alt="message" width="800" /></li>
279 </ul>
280
281
282 </div>
283 <div class='slide '>
284 <!-- _S9SLIDE_ -->
285 <h1 id="section-1">比較</h1>
286
287
288 </div>
289 <div class='slide '>
290 <!-- _S9SLIDE_ -->
291 <h1 id="section-2">今後の課題</h1>
292 <ul>
293 <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>
294 <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>
295 <li>今後の課題は Code Gear からメタ計算を行う 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>
296 <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を目的とする。</li>
297 </ul>
298
299 <!--
300 # ChildrenとAttribute
301
302 # Eitherクラス
303
304 # Jungleのサンプルコード
305 # Jungleの木の編集
306
307 # NodePath
308
309 # ノードの追加
310
311 # 移動、ルートノードの追加、コミット
312
313 # Jungleのサンプルコード
314
315 # 検索APIの実装
316
317 # 関数findを用いた検索APIのサンプルコード
318
319 # JungleでのIndexの実装
320
321 # Indexの実装
322
323 # Indexの実装
324
325 # HTML Rendering Engine
326
327 # 構造
328 # ContentTree
329 # Nodeが持つAttribute
330 # LayoutTree
331 # LayoutTreeの主な要素
332 # useにおけるタグ対応表
333 # multiComponent
334 # 設計
335 # コードとギャップのある格納
336
337 # コードとギャップのない格納
338
339 # 性能評価
340
341 # まとめ
342 -->
343 <p><a href="プロシン発表時間 セッション4 1/7 8:50 - 10:10"></a></p>
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345 </div>
346
347
348 </div><!-- presentation -->
349 </body>
350 </html>