sail：定义处理器架构语义的强大利器

sail：定义处理器架构语义的强大利器

sail Sail architecture definition language 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/sail7/sail

项目介绍

在计算机体系结构的世界中，指令集架构（Instruction Set Architecture，ISA）是连接硬件与软件的桥梁。它定义了处理器如何执行机器指令，是架构师和程序员设计、实现以及验证处理器行为的基础。Sail 是一种用于定义处理器 ISA 语义的语言，它为工程师提供了一种类似于早期厂商伪代码的友好的语言，但更为精确，并配备了一系列工具来支持各种用例。

项目技术分析

Sail 语言基于第一顺序命令式编程范式，加入了轻量级的依赖类型系统，用于处理数字类型和位向量长度，这些特性都由 Z3 SMT 求解器自动检查。Sail 的设计目标是提供一个统一的框架，不仅能够描述 ISA 的行为，还能生成相关的文档、仿真器、测试用例、形式模型等。

Sail 语言的特点如下：

• 类型安全和位向量长度检查
• 自动生成文档
• 生成可执行仿真器
• 显示测试覆盖范围
• 支持并发内存模型工具
• 自动生成定理证明器定义的 ISA 规范

项目及技术应用场景

Sail 已被用于定义多种处理器架构的 ISA 模型，包括 Arm-A、Morello（CHERI-Arm）、RISC-V、CHERI-RISC-V、CHERIoT、x86、CHERI x86、MIPS、CHERI-MIPS 和 IBM Power 等。这些模型不仅能够完整定义 ISA，甚至能在生成的仿真器中启动操作系统。Sail 的应用场景包括：

• 处理器设计：定义新的处理器架构或扩展现有架构
• 形式验证：生成定理证明器定义的 ISA 规范，用于交互式证明
• 安全性分析：验证 ISA 是否满足预期的安全属性
• 测试与仿真：生成测试用例和仿真器，用于早期软件开发和测试

项目特点

1. 工程师友好

Sail 语言的设计考虑到了工程师的实际需求，它类似于熟悉的伪代码，但提供了更为精确的定义和自动化的工具支持。

2. 多平台支持

Sail 支持多种处理器架构的定义，包括主流的 Arm、RISC-V、x86 和 MIPS 等。

3. 强大的工具链

Sail 不仅能够生成 ISA 规范的文档和仿真器，还能生成形式模型，支持自动化测试生成和定理证明。

4. 持续发展

Sail 项目持续更新，不断增加新的特性和支持新的架构，社区活跃，用户可以期待未来的功能和改进。

5. 易于集成

Sail 提供了多种编辑器的语法高亮支持，包括 Emacs、VSCode、CLion 和 PyCharm 等，使得用户可以更便捷地使用。

综上所述，Sail 项目的核心功能是为处理器架构设计师提供一个强大的工具，以定义和验证 ISA 语义。它的设计理念、强大的工具链和广泛的应用场景使其成为处理器设计领域的一个重要选择。无论是处理器设计工程师还是形式验证专家，都可以从 Sail 项目中受益，提高工作效率，确保架构设计的正确性和安全性。

sail Sail architecture definition language 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/sail7/sail