つくっておぼえる！仮想マシン〜直前で実装編〜

つくっておぼえる！仮想マシン ∼直前で実装編∼ 筑波大学情報科学類２年えりっく(@siritori) 筑波大学情報科学類１年いおりん(@iorivur)

つくっておぼえる！仮想マシン ∼直前で実装編∼ VM in Erlang 筑波大学情報科学類２年えりっく(@siritori)Haskell VM in 筑波大学情報科学類１年いおりん(@iorivur)

じこしょうかい•  えりっく –  ちゃんと筑波大学に通っています –  あ、単位も全部来ました –  趣味はマッサージとしりとり –  最近はTwitterに流れるつぶやきのリアルタイムな話題推定技術の研究とかしてる –  Erlangでサーバ書いて遊んでる(よばれた通知とか) –  興味あるもの : Erlang, 自然言語処理, 機械学習, (比較的)低レイヤなもの

じこしょうかい•  いおりん –  Verilogでカメラを制御して受験を生き抜いた –  Arch Linux / Debian GNU/Linux使い –  sgi O2やcobalt qubeなどにNetBSDを入れてpkgsrcしてあそんでる。 –  高校ではロボットをつくってました

第６回のとき...『つくっておぼえる！仮想マシン∼妄想編∼』という名前で発表本人は当時のスライドを紛失(何話したっけ？)当時言ってた要約 : MIPSアーキテクチャVMを Erlangで実装する

2012. 4/3ごろ

2012. 4/3ごろあ、作ってない。作って発表するか・ω・あとつくばの活きのいい学生誘って来ました

というわけで実装してみました•  昨日頑張りました(つくばACハッカソン)•  RISCでも時間の制約には勝てなかった•  @siritori 「約束通りErlangで書くー」•  @iorivur 「じゃあぼくHaskellで書くー」•  ※ふたりとも手続き型言語では意地でも書かない•  関数型言語の抽象化のエッセンスを学びつつ、MIPS アーキテクチャも知りたい＞＜•  というわがままなテーマです

あーらん Erlang•  (」・ω・)」あー！(/・ω・)/らんー！•  アクターモデルな並列指向言語•  純粋でない関数型言語(な見た目)•  隣の勉強会のHaskellerたちからしたら虫酸が走る•  電話交換機とかのバックエンドで使われてた•  OTPというすごいフレームワークを触るためのlang

いーらんぐって言うな(´；ω；) あーらん Erlang•  (」・ω・)」あー！(/・ω・)/らんー！•  アクターモデルな並列指向言語•  純粋でない関数型言語(な見た目)•  隣の勉強会のHaskellerたちからしたら虫酸が走る•  電話交換機とかのバックエンドで使われてた•  OTPというすごいフレームワークを触るためのlang

リポジトリとか•  RECRIO(れくりお)ってコードネームでなんとなく開発開始(RECRIOを入れ替えると)•  githubにおきました(ついさっき) –  http://github.com/siritori/recrio•  「こういう書き方はあんまよくない」とかあったら教えて下さい＞＜

できてるところ•  32bitのバイナリいぢるユーティリティ書いた•  「何番地に∼というデータをおく」というのを受け取って配置してからプログラムカウンタを設定して動作する•  例外処理するためにメッセージ送信ができるようにしといた(退避とかはまだ)•  メモリアクセスとか算術命令とか分岐命令の一部ができてる

できてないところ•  やっぱりカーネル/VM探検隊だとELFローダも書けてないのに発表するのは心苦しいです•  例外飛んでから処理に飛んでいくところ(MIPS の例外処理の理解が怪しいので教えて下さい)•  コプロセッサあたりの実装(́・ω:;.:...•  ErlangのくせにOTP使ってないとかErlangじゃないですよねごめんなさい

ふええ＞＜っち•  前にも話した気がするけどErlangにはバイナリデータのパターンマッチング構文がある(通信系だから？)•  ABBCCCCCみたいなビット列があったら、 <<A:3, B:2, C:5>> = Data とかでマッチできる•  いやなんかこうこういう構文あったら命令フェッチしたくなるじゃない？

ふええ＞＜っちexec(<<16#08:6, Rs:5, Rt:5, SignExtImm:16>>) -> なんとかかんとか↑addi命令の場合(OpCodeが0x08なI型命令)こんな感じで以下の命令が実装してあります(｀・ω・́)add, addi, addiu, addu, and, andi, or, ori, xor, xori, sll, srl, sllv, sra, srav, sw, lw, slt, slti, lui, j, beq, bne, break, jal, jalr

ふええ＞＜っちexec(<<16#08:6, Rs:5, Rt:5, SignExtImm:16>>) -> なんとかかんとか↑addi命令の場合(OpCodeが0x08なI型命令)こんな感じで以下の命令が実装してあります(｀・ω・́)add, addi, addiu, addu, and, andi, or, 今日起きてから実装 ori, xor, xori, sll, srl, sllv, sra, srav, sw, lw, slt, slti, lui, j, beq, bne, break, jal, jalr

記憶領域やレジスタの話•  レジスタとメモリ : ETS (Erlang Term Storage)•  メモリアクセスが4の倍数だけでよかった•  プログラムカウンタや原因レジスタ、EXPレジスタ、メモリテーブルへの参照をぜ∼んぶ Contextとして持ち回るような設計に(並列実行への布石)

命令の実装•  名状しがたい高階関数のようなものを使ってできるだけうまいこと抽象化しながら実装•  すべての割り込みはメッセージ送信！ self() ! {invalid_address, XXXX}•  外部からの割り込みもメッセージ送信

感想•  数値の演算がC言語の10倍くらい遅いと言われるErlangだけど、バイナリの操作はすごく簡単だった(○ ω ○)•  このMIPSのVMを複数立ち上げるのも朝飯前だし、MIPSがWeb上で遊べるサービスとか作れそう•  競技プログラミングの採点システムとかになったらいいね(*́･ω･)(･ω･｀*) 速度面...•  MIPSアーキテクチャのいい勉強になった

はすける Haskell•  (」・ω・)」はすー！(/・ω・)/けるー！•  純粋な関数型言語•  やたら型にうるさいのでコンパイルに大体の問題が片付く(らしい)•  手続き的なものは「みんな、Monadになる。」

できてるところ•  インタラクティブにMIPSアセンブリを叩けるUI書いた•  叩いたアセンブリが機械語に変換されてメモリに書かれていく•  メモリアクセスの一部とか算術命令ができてる•  メモリから自動で読み込んで走るモードにおちる

できてないところ•  例外、コプロセッサ命令、ジャンプ命令•  綺麗なレジスタダンプ•  わかりやすくて親切なUI•  一般的なアセンブリシンタックス入力

実装•  システムの内部状態をすべて再帰でとりまわす->再帰がそのままクロックのようなイメージ•  関数のパターンマッチやcase文で命令をデコード

デモとか

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つくっておぼえる！仮想マシン〜直前で実装編〜

by Eric Sartre

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