1. Open Design Computer Project
○伊藤 剛浩 川田 裕貴
http://open-arch.org/

2. @cpu_labs
伊藤 剛浩 (いとう たかひろ)
筑波大学情報学群情報科学類2++ AC
システム情報工学科産学間連携推進室
Verilog HDL
回路屋

3. @hktechno
川田 裕貴(かわた ひろたか)
筑波大学 情報学群 情報科学類 2++年生
産学間連携推進室
使える言語 : C, Python, x86 asm
好きなGNU/Linux : Debian
好きなエディタ : Emacs
アンチ Apple

4. Open Design Computerとは
• Open Design
– 仕様, 開発ツール,OS,ハードウェアを公開
– 全て自由に利用可能(2次利用が可能)
– 様々な製品へ転用可能
• ユーザ視点からみた Open Design Computer
– より高速に動作するコンピュータ
– なおかつ低消費電力動作

6. このプロジェクトでの提案
• ハードウェアとソフトウェアの協調設計
– ハードウェアとソフトウェアの機能整理
– ゼロからのコンピュータシステム設計

7. ハードウェアとソフトウェアの連携
• レジスタ退避におけるキャッシュの有効活用
• コンテキストスイッチのハードウェア実装
• 割り込みを複数用意してレベルを設ける
• 既存システムにあるムダを無くす
クロックの向上に拠らない性能向上

8. ハードウェアの支援による解決
• 割り込みシステムの設計を見直す
– 割り込みレベルを設ける
– 割り込み実行タイミングの制御
• 積極的なコンテキストスイッチの支援
– ハードウェア処理によるオーバーヘッドの削減
– 同一プロセスのスレッド切り替えを高速化

11. ハードウェアの開発
• コンピュータシステムに必要なハードウェアの
開発
– プロセッサコア
– IO/割り込み管理
– メモリ管理
– 各外部デバイスコントローラ
• 市販されているFPGAボード上に構築
– シミュレータのみならず実動作可能

12. ハードウェアの開発 : 苦労編
• ハンドアセンブル & ハンド逆アセンブルの嵐
• シミュレータが高価
• FPGAが高価

13. ソフトウェアの開発について
• OSに必要なソフトウェア群の移植
– オープンソースソフトウェアとして開発
• アセンブラ
– GNU binutils (gas, ld)を採用
• コンパイラ
– GNU Compiler Collection (gcc)を採用
• オペレーティングシステム
– ハードウェアの機能を最大限に活用する

14. ソフトウェアの開発 : 苦労編
• OSを動かすための機能に関する資料が少ない
– MMU,割り込み,IO周りなど
– (個人レベルでは)誰もやってない…
• GNU binutils (gas), gccが汚い
– レガシーコードの山。格闘戦
– 移植に関する資料も少ない
• プロセッサができないとデバッグ・評価できない
– 資料を考えている時が一番楽しい。実装は…

15. ロードマップ
2012年8月 その後
• 各仕様のリリース • プロセッサ/OSのチューニン
• ハードウェア グ
– プロセッサコア • マルチコア化への対応
– IO/割り込み管理 • 多彩なデバイスへの対応
– メモリ管理
• チップ化や専用ボードの製
– 外部デバイスコントローラ
作
• オペレーティングシステム
– 基本的な外部デバイスとの
通信
– マルチタスクに対応