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自作OSの紹介その1 - 概要

目次: 独自OS

最近、趣味＆趣味からの発展で仕事でも独自OSを作成しています。OSと呼ぶほどの機能はありませんが、位置的にはCライブラリよりハード寄りのいわゆるOSレイヤーです（ソースコードへのリンク）。

目的、目標

想定する動作環境は、複数プロセッサで構成されたシステムにおいて、片方がホスト、もう片方がアクセラレータとして動作する環境です。想定する制御方法は、ホスト側で実行したくない、時間がかかる処理をアクセラレータ側に任せて終わるのを待つ、シンプルなユースケースで下記のようになります。

アクセラレータの制御方法

このようなシステムにおいてPC系のプログラマが気軽にアクセラレータ側のソフトウェアを書ける環境が欲しい、という発想から、アクセラレータのプログラマの補助となるようなOSの作成が目的です。

独自OSの設計目標は下記の通りです。

• できるだけ軽く、速くしたい
• できるだけ便利、手軽にしたい
• アクセラレータ向けに割り切る（汎用OSは目指さない）

最初の2つの項目は大抵トレードオフですが、3つ目の項目を活かして軽く＆便利を両立させることが狙いです。

既存手法との違い

アクセラレータを動作させるという観点で見れば、わざわざ独自OSを作成せずとも既存のアクセラレータ用言語を使ったり、既存OSの転用でも動作させることができます。

既存のアクセラレータ用言語、CUDAやOpenCLですね。速度は最高だと思います。プログラマ視点から見ると、これら言語の習得には若干手間が掛かります。

LinuxなどPC系OSを転用する場合、使い勝手はPCそのものなので最高でしょう。しかしアクセラレータ向けとしては大規模で大げさでもあり、ハードウェアのリソース特にメモリがかなり必要です。

RTOSを転用するの場合、省メモリかつ大抵の実装は速度も速いです。しかし目的が違う（リアルタイム処理を記述するためのOS）ため、色々なOS独自ルールが存在します。PC系のプログラマには馴染みが薄いです。

独自OSでは使い慣れたC/C++ 言語が使えて、速さを殺さず、Linuxの使い勝手を可能な限り両立させることを目指します。