Solace — экспериментальный язык программирования и набор виртуальных машин для моделирования вычислений на основе:

• комбинаторной логики (hardware-узлы);
• стековой машины (software-узлы);
• сетей Кана (network), управляющих взаимодействием всех узлов.

Язык описывается грамматикой ANTLR4 (Solace.g4) и исполняется на трёх VM, реализованных на Kotlin (с использованием корутин и каналов для сети Кана).

1. Узел (node) — единица вычисления. Бывает двух типов:

   • hardware — модель комбинаторной логики;
   • software — модель стековой машины.

2. У каждого узла есть:

   • сигнатура каналов: in, out, self (петля);
   • две секции кода:
     • init { ... } — выполняется один раз при старте;
     • run { ... } — запускается в бесконечном цикле.

3. Сеть Кана (network):

   • описывает соединения между каналами узлов;
   • в языке существует одна глобальная сеть;
   • сеть задаёт топологию обмена данными.

4. Три уровня:

   • фронтенд: язык Solace → AST (ANTLR4);
   • бэкенд: AST → байткод для конкретной VM;
   • рантайм: запуск сети и узлов на Kotlin (каждый узел — корутина, ребро сети — канал).

С точки зрения реализации проект делится на три слоя:

1. Язык и компилятор (compiler)

   • читает исходный .solace, парсит грамматикой ANTLR и проверяет корректность сети (узлы, порты, соединения);
   • генерирует байткод для hardware/software‑узлов и упаковывает его вместе с описанием сети в единый бинарный пакет *.solpkg (формат см. FILE_FORMATS.md).

2. Узловые виртуальные машины (vm/sim, vm/harv)

   • исполняют байткод конкретных узлов, реализуя семантику hardware‑ и software‑узлов;
   • не знают о структуре всей сети, работают только с собственными портами и FIFO‑каналами.

3. Сетевая ВМ (vm/network)

   • читает пакет *.solpkg, восстанавливает список узлов и соединений между ними;
   • создаёт каналы сети Кана и запускает для каждого узла отдельную ВМ (stub/sim/harv или смешанную) в своей корутине.

Жизненный цикл программы:

1. Компилятор: program.solace → program.solpkg (один файл с метаданными сети и байткодом всех узлов).
2. Сетевая ВМ: загружает program.solpkg, строит сеть, создаёт ВМ узлов и для каждого узла выполняет init один раз, затем бесконечный цикл run, обмениваясь данными только через FIFO‑каналы.

Два типа узлов:

• hardware node
• software node

Общее для обоих типов:

• FIFO-очереди для обмена данными:
  • write <- — запись в FIFO
  • read$ — чтение из FIFO
• Инициализация:
  • init выполняется один раз при запуске (аналог setup в Arduino).

• Типы данных: int.
• Аритметика: +, -, *, /.
• Логика: !, &&, ||.
• Битовые операции: <<, >>.
• Поток исполнения: if для условных веток.
• FIFO-ввод/вывод: write <- (запись), read$ (чтение).
• Блокировка: read$ — блокирующее чтение (ждёт, если FIFO пусто); write <- может блокироваться при переполнении, синхронизация идёт через сами каналы.

• Типы данных: int, string.
• Ввод/вывод: print для логов/отладки/общения с внешним миром.
• FIFO-ввод/вывод: write <-, read$.
• Аритметика: + - * / над int; опционально + для конкатенации string.
• Логика: ! && ||.
• Поток исполнения: if.

Компонент network задаёт схему соединения FIFO между узлами.

• Определяет топологию: какие write-выходы соединены с какими read$-входами.
• Узлы (hardware/software) — вершины графа, FIFO-каналы — ориентированные рёбра.

1. Параллельные/распределённые процессы: каждый узел — независимый процесс с собственным состоянием и обменом по FIFO.
2. Совместное проектирование hardware/software: первый ближе к аппаратной логике, второй — к обычному коду со строками/печатью.
3. Синхронизация через каналы: блокирующие read$/write <- дают синхронизацию без общей памяти.
4. Выразительность: примитивы арифметики, логики, условий и FIFO позволяют строить конвейеры, протоколы обмена, управляющие алгоритмы и взаимодействие ПО с виртуальным «железом».

Пример программы

• Формат выходных файлов компилятора
• Сборка демо-пакета: ./gradlew :compiler:run --args "path/to/program.solace --out build/solace"
  • На выходе появится build/solace/program.solpkg с мета-инструкциями и заглушечным байткодом для всех узлов.
  • Если запускаете из каталога compiler, указывайте путь относительно корня репозитория (например, ../pseudocode.solace); CLI также попробует найти файл на уровень выше.
• Запуск «немой» сети: ./gradlew :vm:network:run --args "build/solace/program.solpkg"
  • Загружает пакет, строит сеть Кана, создаёт заглушки hardware/software ВМ и логгирует их «живость» в корутинах.

• Компилятор (compiler) — разбор .solace и генерация пакета *.solpkg.
• Сетевая ВМ (vm/network) — загрузка пакета, построение сети Кана и запуск узловых ВМ.
• Симулятор hardware‑узлов (vm/sim) — исполнение байткода аппаратных узлов.
• Стековая ВМ Harv (vm/harv) — стековая машина для software‑узлов и программных сетей.