Foundry: Ruby для микроконтроллеров

Foundry - компилятор Ruby для встраиваемых устройств: "умных" термостатов, узлов Internet of Things, Arduino или квадрокоптеров. Хватит писать на Си! Современный объектно-ориентированный язык с блоками и метапрограммированием может быть эффективным.

Transcript

1. Foundry Ruby для встраиваемых устройств Весна 2013
2. Петр Зотов whitequark.org, github.com/whitequark PICOBIT для STM32, gem parser, gem ast, gem ruby-llvm, gem furnace, gem furnace-avm2, LLVM contributor, stlink gdbserver
3. Демонстрация
6. Ресурсы 0 байтов RAM 80 байтов ROM
7. Что такое «embedded» и зачем это нужно
8. Определение эмбеддед-устройств Часть более крупной системы Должно выполнять единственную задачу Центральная часть — микропроцессор
9. Где используются? Всевозможные бытовые устройства В автомобиле — до 80 модулей В смартфонах и ноутбуках как вспомогательные модули Билеты, ключи
10. Как выглядят? Маленькие: размер, энергопотребление, стоимость
11. Наша предметная область Internet of Things Nest Thingsquare Mist HarvestGeek, PlantLink Hue, LIFX SmartThings Умный дом
12. Где деньги в embedded? Только 2010, только ARM: 6.1 млрд устройств Только 2011, только контроллеры (не готовые устройства), ARM: $ 32 млрд
13. Проблемы в embedded-разработке
14. Ограничения, ограничения Rasberry Pi, Arduino: любительская микроэлектроника Простые, надежные, ограниченные по памяти (десятки Кб) Способность загрузить Linux — исключение, а не правило
15. Требования Проще контроллер — меньше стоимость Меньше требования к другим частям — опять же, меньше стоимость Энергопотребление: беспроводные датчики должны работать годами Кастомизация контроллеров под задачи
16. Существующие решения Си. Иногда — ассемблер. Разработка: долго и дорого. Тесты очень важны, но тестировать сложно. Попытки: mruby, espruino, uJ, megapython, pymite, ... Отдельно про mruby.
17. Что не так с альтернативой Виртуальная машина Нет низкоуровневых операций Разработчику все равно нужно знать внутренности VM, Си и ассемблер. Большая часть не работает в реальном времени.
18. Программирование для встраиваемых устройств
19. Си: 1973 Маленький, простой в реализации компилятор Легко портировать на другие платформы Нет: замыканий, метапрограммирования, ООП, GC, модулей, стандартных способов сборки и тестирования...
20. Си: 2013 GCC 4.8: 2000 KLOC (C/C++) / 7300 KLOC LLVM+Clang 3.3: 780 KLOC Портирование: новый бекенд для существующего компилятора Всё еще нет: замыканий, метапрограммирования, ООП, GC, модулей, стандартных способов сборки и тестирования... (C++11: ООП, smart pointers, замыкания)
21. Код для встраиваемых устройств Низкоуровневая часть: RTOS, настройка периферии, ввод-вывод Высокоуровневая часть: логика работы устройства Эффективная оптимизация: вся программа целиком
22. Давайте писать на Ruby!
23. Foundry Статически компилируемый диалект языка Ruby Область применения — системное программирование, встраиваемые устройства Компилируется в машинный код Можно использовать большинство высокоуровневых конструкций Ruby Не нужно писать на Си или ассемблере
24. Как компилировать Ruby Статическая типизация Автоматический вывод большинства типов
25. Как компилировать Ruby Утиная типизация
26. Как компилировать Ruby Промежуточные массивы, splat
27. Как работает компилятор Исходник → виртуальная машина → оптимизатор Foundry → оптимизатор LLVM → машинный код Foundry: семантика Ruby LLVM: семантика целевого процессора
28. Embedded-разработка с Foundry Компилятор — важно, но board support packages еще важнее Cortex-M0/M3/M4; STM32F/STM32V Maple Leaf, STM32VLDISCOVERY, etc.
29. Embedded-разработка с Foundry Язык и компилятор не ограничивают программиста, а помогают ему Стандартная библиотека Foundry написана полностью на Foundry Покрывает стандартные задачи: работа со строками, fixed point вычисления, TCP/IP, ...
30. Embedded-разработка с Foundry Тестирование, тестирование, тестирование Foundry может выполнять код на хосте, симулируя семантику цели Метапрограммирование упрощает замену периферии на mock-объекты
31. Embedded-разработка с Foundry Абстракции полезны, если упрощают и ускоряют разрабоку Foundry позволяет, но не требует использование абстракций Можно: работать напрямую с периферией, использовать ручное управление памятью, делать ассемблерные вставки, ...
32. Foundry как продукт Коммерческий компилятор с open source частями Кроссплатформенный, работает на JRuby+FFI+LLVM Первый релиз — лето 2013 Early adopters are welcome! http://foundry-lang.org/
33. Что дальше? http://foundry-lang.org — подписывайтесь. whitequark@whitequark.org Github: whitequark/parser, /ast, /picobit, /furnace, /furnace-avm2 ruby-llvm/ruby-llvm
34. Вопросы? whitequark@whitequark.org http://foundry-lang.org