探索Bedrock2：一个用于验证低级编程的语言与编译器
项目介绍
Bedrock2是一个正在进行中的低级系统编程语言及其编译器的项目。该项目的目标是为RISC-V架构提供一个经过验证的编译器，并配备一个简单的程序逻辑，用于证明源程序的正确性。尽管Bedrock2目前尚未完全成熟，但它已经展示出了巨大的潜力和创新性。
Bedrock2的设计与Bedrock项目类似，但采用了不同的设计方法。两者之间没有代码共享，Bedrock2旨在通过不同的技术路径实现相同的目标。
项目技术分析
语言特性
Bedrock2的源语言是一种类似C的命令式语言，支持表达式。目前，该语言仅支持32位或64位的字类型，内存被视为从字到字节的偏序映射。
不支持的特性
为了确保程序的可靠性和安全性，Bedrock2有意不支持以下特性：
- 函数指针
- 递归函数（未来可能会添加，但始终需要证明不会耗尽栈空间）
- 非终止程序（除了顶层事件循环）
构建与依赖
Bedrock2的构建需要依赖Coq，支持最新发布的版本以及master分支。项目通过Makefile进行管理，用户可以通过简单的make命令进行构建。
子项目集成
Bedrock2项目是一个集成多个子项目的伞形项目，包括：
- coqutil: Coq库，提供战术、基本定义、集合、映射等功能。
- riscv-coq: RISC-V规范的Coq实现。
- bedrock2/bedrock2: Bedrock2语言，一个简单的C-like编程语言，带有程序逻辑和一些经过验证的示例程序。
- bedrock2/compiler: 一个简单的编译器，将Bedrock2语言编译为裸金属、位置无关的RISC-V机器码。
- kami: 提供一个4级流水线RISC-V处理器。
- bedrock2/processor: 证明Kami的硬件中心RISC-V规范与riscv-coq的软件中心规范匹配。
- bedrock2/end2end: 将所有项目整合为一个端到端定理，描述一个具体的程序，如IoT灯泡演示。
项目及技术应用场景
Bedrock2及其编译器在以下场景中具有广泛的应用潜力：
- 嵌入式系统开发: 适用于需要高度可靠性和安全性的嵌入式系统，如IoT设备、工业控制系统等。
- 低级系统编程: 适用于开发操作系统、驱动程序等需要直接与硬件交互的低级系统软件。
- 验证与测试: 适用于需要严格验证程序正确性的场景，如航空航天、医疗设备等高可靠性领域。
项目特点
1. 验证的编译器
Bedrock2的编译器经过验证，确保生成的RISC-V机器码与源程序的语义一致，从而提高了程序的可靠性和安全性。
2. 简单的程序逻辑
Bedrock2语言配备了简单的程序逻辑，用于证明源程序的正确性。这使得开发者可以在编写代码的同时，确保程序的正确性。
3. 端到端验证
通过整合多个子项目，Bedrock2能够进行端到端的验证，确保从源代码到硬件执行的整个过程都符合预期。
4. 实际应用演示
Bedrock2项目提供了一个IoT灯泡演示，展示了如何在FPGA上运行经过验证的程序，并通过SPI接口与以太网卡和电源继电器连接，控制灯泡的开关。
结语
Bedrock2项目是一个充满潜力的低级系统编程语言及其编译器，旨在通过验证技术提高程序的可靠性和安全性。尽管目前尚未完全成熟，但其创新的设计和强大的功能使其在嵌入式系统、低级系统编程以及验证与测试等领域具有广泛的应用前景。如果你对低级系统编程和验证技术感兴趣，Bedrock2绝对值得你关注和尝试。
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
