Rekursiv：1988 年のスコットランド製コンピュータが予見した、モダンなメモリ安全性、ガベージコレクション、永続性、そしてドメイン固有シリコン

Rekursiv の核心的アイデアは正しかったが、タイミングが合わなかった

1988 年に登場した Rekursiv は、スコットランドのハイファイ企業 Linn が開発したカスタムシリコンボックスで、ハードウェアで強制されるメモリ安全性、ガベージコレクションされた永続オブジェクト、そしてドメイン固有命令セットを実装していました。これらの機能は 2020 年代になって初めて主流になったものです。この話が重要なのは、技術的信念が当初の経済的失敗を超えて生き残ることを示しているからです。

ハイファイ企業がコンピュータを作る

Linn Products は、Sondek LP12 ターンテーブルで有名で、1980 年代初頭は VAX‑11 メインフレームで工場を運営していました。創業者 Ivor Tiefenbrun は VAX のソフトウェアスタックを嫌い、工場内のすべての物理オブジェクトにその完全な履歴を記録するシャドウソフトウェアオブジェクトを持たせたいと考えていました。これを実現するために、Linn はプログラマとグラスゴー大学の講師 David Harland を雇い、LINGO と呼ばれるオブジェクト指向言語（Smalltalk 風で Algol 風構文）を作らせました。

LINGO は VAX 上で遅すぎたため、チームはハードウェアがボトルネックだと結論付けました。遅延した列車の中で、Harland とエンジニア Bruno Beloff は、言語をシリコン上で直接実装するカスタムチップアーキテクチャをスケッチしました。このプロジェクトは後に Rekursiv と名付けられ、1984 年に Linn と £1,000 万の産業貿易省助成金で資金提供され、LSI Logic が 1.5 µm CMOS ゲートアレイ 4 枚（NUMERIK、LOGIK、OBJEKT、KLOK）として製造しました。

オブジェクトはすべて下位にある

Rekursiv は可視アドレスを排除しました。すべてのオブジェクトは 40 ビットの識別子を持ち、OBJEKT チップがハッシュ化されたページテーブルを介して識別子を物理位置に変換し、アクセスごとに型と境界をチェックしました。このハードウェアで強制されるケイパビリティモデルにより、境界外読み取りや偽造参照が防止され、ポインタを更新せずにオブジェクトを移動できました。

OBJEKT だけがオブジェクトの位置を知っているため、チップは ハードウェアガベージコレクション を実行できます。2 スペースのコンパクトコレクタが DRAM の半分間でライブオブジェクトをスライドさせ、CPU は実行を続行します。メモリとディスクは 単一永続オブジェクトストア を形成し、オブジェクトが DRAM に無い場合、プロセッサは命令の途中で停止し、外部ディスクコントローラが取得した後に透過的に再開します。

命令セットは固定されておらず、マイクロコードとしてロードされました。Linn は C のマイクロコードを提供し、James Lothian は Prolog のマイクロコードを書き、他のグループは Scheme と PS‑Algol を移植しました。したがって Rekursiv は高レベル言語のプリミティブ（例：CONS セルを 2 µs、Prolog の統一を単一命令）を当時の Lisp ワークステーションよりはるかに高速に実行できました—ただしこれらの性能主張は Linn のシミュレーションによるもので、独立した検証はされていません。

Rekursiv が失敗した理由

Rekursiv が登場したのは、業界が 複雑命令セットコンピュータ (CISC) から 縮小命令セットコンピュータ (RISC) へシフトした時期と重なりました。RISC の先駆的論文（Patterson & Ditzel, 1980）は、ほとんどのプログラムは複雑な命令のごく一部しか使わず、シンプルな命令とキャッシュ、優れたコンパイラの組み合わせが高性能をもたらすと主張しました。1988 年までに、 commodity マイクロプロセッサ（SPARC、386、486）は Rekursiv の 4 年にわたる設計サイクルを上回っていました。

ムーアの法則は依然として強く、1986‑2003 年間で年平均約 52 % の性能向上を示し、killer micros の襲来 と呼ばれました。Rekursiv のカスタムシリコンは急速に進化する市販 CPU と競争できず、約 20‑30 基の基板しか製造されず、主に大学向けでした。スレッド化された LINGO を走らせた Sun‑3 は、目指した Rekursiv の約 2 倍の速度でした。

最後の致命的な打撃は個人的な争いでした：配達バンが Harland のポルシェに衝突し、Linn が修理費を支払わず、Harland が辞職し、残りのハードウェアとバックアップメディアを Forth and Clyde Canal に投げ捨てました。1 基の基板だけが残り、現在はヨーク近郊の Jim Austin Computer Collection に展示されています。

主流になった 4 つの設計決定

Rekursiv の設計決定	現代の実装
ハードウェアメモリ安全性 – OBJEKT がすべてのアクセスで型と境界を強制	CHERI ケイパビリティアーキテクチャ（Cambridge/SRI）と ARM Morello プロトタイプ（2022）および Android 携帯の Memory Tagging Extension
シリコン上のガベージコレクション – 2 スペースのコンパクトコレクタが実行と並行	Azul Vega プロセッサのハードウェアリードバリアサポート（ポーズフリー Java GC）; アルゴリズムは commodity x86 上のソフトウェアで実装
単一レベル永続ストア – メモリとディスクが 1 つのオブジェクトストアを形成	IBM i（System/38 系列）は単一レベルストアを維持; Intel の Optane が類似モデルを試み、CXL メモリファブリが永続メモリを追求
ドメイン固有シリコン – 特定のオブジェクト指向ワークロード向けカスタムゲート	現代の TPU、Groq、Cerebras、Etched トランスフォーマ ASIC など、狭いクラスのワークロード（線形代数、ストリーミング、トランスフォーマモデル）を加速するために構築

これら 4 つのアイデアはすべて、実際のシリコンとして出荷されたか、スケールで展開されているか、あるいは現在の研究の方向性を定義しています。Rekursiv は単に 4 年早すぎた に過ぎませんでした。

今日のハードウェア環境への教訓

技術的正しさだけでは不十分 – 市場タイミングと経済状況がビジョナリーな設計さえも破滅させ得る。
シリコン上の抽象化は生き残る – IBM の TIMI 仮想 ISA は System/38 のセマンティクスを元のゲートアレイを超えて存続させ、アイデアを移植可能な抽象層に置くことで寿命が延びることを示した。
ドメイン固有アーキテクチャは今や主流 – デナードスケーリングが終わり、業界はワークロード特化シリコンを受け入れ、まさに Rekursiv が予見した道である。
ハードウェアメモリ安全性はついに実用化 – ケイパビリティマシンとメモリタグ拡張は、Rekursiv の安全モデルが実用的かつ価値あるものであることを証明している。

コミュニティの洞察

"ことはケイパビリティマシン（これや 432、そして多くの研究マシン）は当時非常に先端的だった。研究文献はそれで溢れていた。何がそれらを食い尽くしたかというと『ピンが少ないチップにどれだけ詰め込めるか』、続いて『ピンが多いチップにキャッシュと共にどれだけ詰め込めるか』ということだった…" – Taniwha（Hacker News コメント）

"少人数の賢い人々が従来の常識に縛られなければ何ができるかは驚くべきだ。彼らは commodity カーブとムーアの法則に潰された… AI がプログラマの不足を解消したので、専用ハードウェアはかつてないほど実現可能になっている。" – JSR_FDED

Rekursiv と AI 主導言語の関連性

この記事は、今日の AI 生成またはモデル中心言語（例：Vera、agentlanguages.dev）がハードウェアに合わせて自らを再構築していることを指摘しています。これは、Rekursiv がハードウェアをオブジェクト指向言語に合わせて変形させたのと同様です。サイクルは完了しました：基盤（シリコン）は今や作者（LLM）に適応し、逆はありません。

結論

Rekursiv は、ハードウェアで強制されるメモリ安全性、組み込みガベージコレクション、統合永続オブジェクトストア、ドメイン固有シリコンという 4 つの主要トレンドを予見した大胆な実験でした。スコットランドの運河に沈んだものの、そのアイデアは CHERI、ARM Morello、永続メモリシステム、AI 特化 ASIC などの現代アーキテクチャに再浮上しています。この物語は 技術的先見性は何十年もの経済変化を乗り越えて生き残り得る こと、そしてムーアの法則の終焉がこのような逆張りハードウェア設計の再評価と収益化を可能にすることを示しています。

Rekursiv：1988 年のスコットランド製コンピュータが予見したモダンなメモリ安全性、ガベージコレクション、永続性、そしてドメイン固有シリコン