Subleqワンインストラクションセットコンピュータに基づく永続ソフトウェアイニシアチブ

はじめに これはEternal Software Initiativeのルートリポジトリです。 ESIは、その完全な仕様をナプキンに書き留めることができるほどミニマルなマシンアーキテクチャ（Subleq OISCの修正に基づいたもの）を定義しています。その後、このアーキテクチャ向けのLLVMコンパイラバックエンド、Linuxのポート、C/C++ランタイムライブラリのポート、および既存のソフトウェアから自己完結型の「カプセル」を構築および実行するために必要なその他のツール（約50行のC言語によるリファレンス仮想マシン実装を含む）を提供します。 これのポイントは何でしょうか？ 今日のソフトウェアを実行するには、プロプライエタリで不完全に文書化されたハードウェアの上に、コンパイラ、ライブラリ、フレームワーク、OSといった複雑な依存関係のスタックが必要です。これにより、今日のソフトウェアが将来も動作し続けることを保証することが非常に困難になっています。 この「ビットロット」の問題は、数年から数十年という期間でレガシーソフトウェアを保守している人なら誰でも知っていますが、今、1000年後の歴史家が21世紀の生活を理解しようとしていると想像してみてください。その生活の多くはソフトウェアを通じて経験されています。今日のソフトウェアバイナリが保存されていたとしても、それらのバイナリがまだ実行可能であると想像するのは困難です。 QEMUのようなエミュレータは、この問題を回避しますが、解決しません。それらも同様に複雑なソフトウェアとハードウェアの依存関係のスタックを持っており、したがって将来も実行可能ではありません。 ESIは、(1)ナプキンに書き留めることができるほどシンプルでありながら、あらゆるソフトウェアを効率的に表現するのに十分な強力さを持ち、プロプライエタリなハードウェア、ソフトウェア、フレームワークなどの知識を必要としないアーキテクチャを定義し、(2)既存のソフトウェアをこのアーキテクチャ用の自己完結型「カプセル」にコンパイルするためのツールチェーンを実装することによって、この問題を解決します。 これにより、カプセルバイナリとナプキンに書かれた指示が保存されていれば、ソフトウェアは現代のコンピューティングシステムに関する知識を一切仮定することなく、遠い未来で復元され、体験されることが保証されます。 このリポジトリには、ESIマシンを構築・実行し、既存のソフトウェアからESI「カプセル」を構築するために必要なすべてが含まれています。 ESIのミッションの詳細については、以下をご覧ください：https://www.eternal-software.org チェックアウト このリポジトリには、サブモジュールとして、LLVMツールチェーン、Linuxカーネル、uClibc-ng、BusyboxのESIフォークが含まれています。これらはすべて一緒にチェックアウトする必要があります。 git clone --recurse-submodules https://github.com/adriancable/eternal VMのビルドと試用 ESI仮想マシンをビルドするにはSDL3が必要です。例えば apt install libsdl3-dev でインストールしてください。他に依存関係はありません。SDL3は、ピクセルを書き込んだりキーボードイベントをキャプチャしたりするための他の手段で、今でも将来でも簡単に置き換えることができます。 cd eternal/vm make xz -d ../capsules/vmlinux.bootimage.xz ./vm ../capsules/vmlinux.bootimage Linuxが起動したら、例えば以下を試してください： cd doom ./doom ツールチェーンのビルド ESIツールチェーンは、最小限の労力でどのLinuxシステム上でもビルドできるはずです。macOS上でも、いくつかの変更を加えてビルドに成功しています。gcc、python3、CMake、ninja、flex、bisonがインストールされていて動作することを確認してください。 チェックアウトしたeternalフォルダから開始してください。 ステップ1：ESI LLVMのビルド rm -rf llvm-project/build && mkdir -p llvm-project/build cmake -G Ninja -S llvm-project/llvm -B llvm-project/build -DLLVM_ENABLE_PROJECTS="clang;lld" -DLLVM_BUILD_TOOLS=ON -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=OFF -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DLLVM_TARGETS_TO_BUILD="" -DLLVM_EXPERIMENTAL_TARGETS_TO_BUILD="Subleq" -DLLVM_DEFAULT_TARGET_TRIPLE="subleq-unknown-linux" -DLLVM_FORCE_VC_REPOSITORY="ESI" -DLLVM_FORCE_VC_REVISION="" cd llvm-project/build ninja llc clang llvm-mc lld llvm-objcopy llvm-ar llvm-ranlib llvm-nm llvm-readelf llvm-strip llvm-objdump ステップ2：Linuxカーネルヘッダーのインストール cd ../../linux make ARCH=subleq \ CC=../llvm-project/build/bin/clang \ LD=../llvm-project/build/bin/ld.lld \ AR=../llvm-project/build/bin/llvm-ar \ NM=../llvm-project/build/bin/llvm-nm \ OBJCOPY=../llvm-project/build/bin/llvm-objcopy \ INSTALL_HDR_PATH=../runtime/sysroot/kernel-headers \ headers_install ステップ3：ESI Cランタイム（uClibc-ng）のビルドとインストール cd ../uclibc-ng make ARCH=subleq defconfig make ARCH=subleq \ CC=../llvm-project/build/bin/clang \ LD=../llvm-project/build/bin/ld.lld \ AR=../llvm-project/build/bin/llvm-ar \ NM=../llvm-project/build/bin/llvm-nm \ PREFIX=../runtime/sysroot \ STRIPTOOL=../llvm-project/build/bin/llvm-strip \ DEVEL_PREFIX=/ install_dev ステップ4：ESIコアランタイム（CPU、FPU、C++）のビルド cd ../runtime ./build_and_install_runtime.sh ./build_libcxx.sh ninja -C ./libcxx install ステップ5：Busyboxのビルド cd ../busybox make subleq_defconfig make CC=../llvm-project/build/bin/clang \ AR=../llvm-project/build/bin/llvm-ar \ STRIP=../llvm-project/build/bin/llvm-strip mkdir ../initramfs_root/bin cp busybox ../initramfs_root/bin/busybox ステップ6：ESI Linuxのビルド cd ../linux export KBUILD_BUILD_USER="root" export KBUILD_BUILD_HOST="eternal" make ARCH=subleq \ CC=../llvm-project/build/bin/clang \ LD=../llvm-project/build/bin/ld.lld \ AR=../llvm-project/build/bin/llvm-ar \ NM=../llvm-project/build/bin/llvm-nm \ OBJCOPY=../llvm-project/build/bin/llvm-objcopy \ defconfig make ARCH=subleq \ CC=../llvm-project/build/bin/clang \ LD=../llvm-project/build/bin/ld.lld \ AR=../llvm-project/build/bin/llvm-ar \ NM=../llvm-project/build/bin/llvm-nm \ OBJCOPY=../llvm-project/build/bin/llvm-objcopy ステップ7：カプセルのビルドとVMの実行 cd .. python3 tools/make_boot_image.py --stack-size 536870912 linux/vmlinux ./vm/vm linux/vmlinux.bootimage VMを終了するには、終了時にexitと入力してください。 独自のソフトウェアのコンパイルと実行 標準的なクロスコンパイルワークフローです。 素早く始めるために、環境を設定してclangを呼び出す便利なスクリプト（clang_userspace.sh）を提供しています。 cat << 'EOF' > hello.c #include <stdio.h> int main() { printf("Hello, ESI world!\n"); return 0; } EOF tools/clang_userspace.sh hello.c cp hello.elf initramfs_root/root 次にinitramfsとカプセルを再ビルドします： cd linux make ARCH=subleq \ CC=../llvm-project/build/bin/clang \ LD=../llvm-project/build/bin/ld.lld \ AR=../llvm-project/build/bin/llvm-ar \ NM=../llvm-project/build/bin/llvm-nm \ OBJCOPY=../llvm-project/build/bin/llvm-objcopy cd .. python3 tools/make_boot_image.py --stack-size 536870912 linux/vmlinux VMを起動します： ./vm/vm linux/vmlinux.bootimage Linuxが起動したら、以下を試してください： ./hello.elf 技術ドキュメント 今日の開発者がアーキテクチャとツールチェーンを理解するために提供されています。 1000年後の人がカプセルを復元して中のソフトウェアを実行するために必要なのは、この（ナプキンを除く）何もありません。 ナプキン ESIマシンアーキテクチャリファレンス LLVMバックエンドポートリファレンス Linuxカーネルポートリファレンス ESI仮想マシン ポート WebAssembly - ブラウザでESI Linuxを試す ESI仮想マシンを新しいプラットフォームにポートした場合は、Issueを提出してお知らせください。このリストに追加します。 IOCCC ESI仮想マシンのミニマイズされたバージョン（366バイトのC言語）が、第29回IOCCCコンペティションで受賞しました。