Mercurial > hg > Papers > 2018 > mitsuki-sigos

<!DOCTYPE html>
<html>
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   <meta http-equiv="content-type" content="text/html;charset=utf-8">
   <title>Code Gear と Data Gear を持つ Gears OS の設計</title>

<meta name="generator" content="Slide Show (S9) v2.5.0 on Ruby 2.4.0 (2016-12-24) [x86_64-darwin16]">
<meta name="author"    content="Mitsuki Miyagi, Shinji Kono" >

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

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  $(document).ready( function() {
    Slideshow.init();

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


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</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">Code Gear と Data Gear を持つ Gears OS の設計</font></h1>
          </div>
        </td>
      </tr>
      <tr>
        <td>
          <div align="left">
            Mitsuki Miyagi, Shinji Kono
            琉球大学
            <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 2.4.0 (2016-12-24) [x86_64-darwin16]
                on 2018-01-16 18:50:54 +0900 with Markdown engine kramdown (1.13.2)
                  using options {}
  -->

<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="os-">OS の拡張性と信頼性の両立</h1>

<p>さまざまなコンピュータの信頼性の基本はメモリなどの資源管理を行う OS である。
時代とともに進歩するハードウェア、サービスに対応して OS 自体が拡張される必要がある。
その信頼性を保証するには、従来の テストとデバッグでは不十分であり、テストしきれない部分が残ってしまう。
これに対処するため には、証明を用いる方法とプログラムの可能な実行をすべて数え上げるモデル検査を用いる方法がある。
検証は一度ですむものではなく、アプリケーションやサービス、デバイスが新しくなることに検証をやり直す必要がある。
このため信頼性と拡張性を両立させることが重要である。
&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、
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>

<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、
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>

<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>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="section">メタ計算の重要性</h1>
<ul lang="Code_Gear">
  <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>
  <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>
  <li>そのためには処理を細かく分割する必要があるが、関数やクラスなどの単位は容易に分割できない。</li>
  <li>そこで当研究室ではメタ計算を柔軟に記述するためのプログラミング言語の単位として Code Gear、Data Gear という単位を提案している。
# Continuation based C (CbC)</li>
  <li>Continuation based C (CbC) はこの Code Gear 単位を用いたプログラミング言語として開発している。</li>
  <li>CbC では Code Gear は __code という型を持つ関数の構文で定義される。</li>
  <li>Code Gear は戻り値を持たないので、関数とは異なり return 文は存在しない。</li>
  <li>goto の後に Code Gear 名と引数を並べて、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>
<p># Gears OS
- 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。
- 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 の組で表現する。
- またGears OS ではメタ計算を Meta Code Gear、Meta Data Gear で表現する。
- 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。
- 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>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="gears-os-">Gears OS の構成</h1>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="cbc--gears-os-">CbC による Gears OS 記述の問題点</h1>
<ul>
  <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>
  <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>
  <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>
</ul>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="context">Context</h1>
<ul>
  <li>Gears OS には Context と呼ばれる接続可能な 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>
  <li>Gears OSは必要なCode Gear、Data Gearに参照したい場合、このContext を通す必要がある。</li>
</ul>

<p><img src="./fig/context.svg" alt="message" width="550" /></p>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="interface">Interface</h1>
<ul>
  <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>
  <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>
</ul>

<pre lang="impl"><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 style="text-align: center;">
　<img src="./images/multiComponent.pdf" alt="message" width="600">
</div>

-->


</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>
  <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>
  <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="meta-">Meta の生成</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、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>
  <li>そこで Context から必要なデータを取り出して 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>
</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="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>

<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="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>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>
  <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>Context には Allocation で生成した Data Gear へのポ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>
  <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">比較</h1>


</div>
<div class='slide '>
<!-- _S9SLIDE_ -->
<h1 id="section-2">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>
  <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>
</ul>

<!--
# ChildrenとAttribute

# Eitherクラス

# Jungleのサンプルコード
# Jungleの木の編集

# NodePath

# ノードの追加

# 移動、ルートノードの追加、コミット

# Jungleのサンプルコード

# 検索APIの実装

# 関数findを用いた検索APIのサンプルコード

# JungleでのIndexの実装

# Indexの実装

# Indexの実装

# HTML Rendering Engine

# 構造
# ContentTree
# Nodeが持つAttribute
# LayoutTree
# LayoutTreeの主な要素
# useにおけるタグ対応表
# multiComponent
# 設計
# コードとギャップのある格納

# コードとギャップのない格納

# 性能評価

# まとめ
-->
<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>
<!-- === end markdown block === -->
</div>


</div><!-- presentation -->
</body>
</html>
author	mir3636
date	Wed, 17 Jan 2018 13:26:35 +0900
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