مشروع الهندسة العكسية لـ Rosetta 2

جهد شامل للهندسة العكسية لفهم وتوثيق تقنية الترجمة الثنائية Rosetta 2 من Apple.

جدول المحتويات

1. الخلفية
2. ما هي Rosetta؟
3. ما هي Rosetta 2؟
4. كيف تقدم Apple Rosetta 2 في macOS
5. الهندسة التقنية
6. هذا المشروع
7. هيكل الملفات
8. الاستخدام
9. التقدم
10. المراجع

الخلفية

الانتقال المعماري

في نوفمبر 2020، أعلنت Apple عن أول حواسيب Mac بمعالج Apple Silicon، مما يمثل تحولًا تاريخيًا من معالجات Intel x86_64 إلى رقائقها الخاصة M1 القائمة على ARM. كان هذا ثالث تحول معماري رئيسي لـ Apple:

1. 1994: Motorola 68000 -> PowerPC
2. 2006: PowerPC -> Intel x86_64
3. 2020: Intel x86_64 -> Apple Silicon (ARM64)

تطلب كل انتقال حلًا للترجمة الثنائية لتشغيل البرامج الموجودة خلال فترة الهجرة. Rosetta 2 هو أكثر أنظمة الترجمة الثنائية تطورًا من Apple حتى الآن.

ما هي Rosetta؟

Rosetta (2006-2011) كان أول برنامج ترجمة ثنائية ديناميكية من Apple، مما مكّن تطبيقات PowerPC من العمل على حواسيب Mac القائمة على Intel.

الميزات الرئيسية:

• الترجمة الديناميكية: ترجمة تعليمات PowerPC إلى x86_64 في وقت التشغيل
• التكامل مع نظام التشغيل: مدمج في Mac OS X 10.4 (Tiger) حتى 10.6 (Snow Leopard)
• التشغيل الشفاف: شغّل المستخدمون تطبيقات PowerPC بشكل طبيعي
• تكلفة الأداء: عادةً ما تكون أبطأ بنسبة 20-50% من التعليمات البرمجية الأصلية

تمت إزالة Rosetta في Mac OS X 10.7 (Lion)، مما أكمل الانتقال إلى Intel.

ما هي Rosetta 2؟

Rosetta 2 هي تقنية ترجمة ثنائية ديناميكية متقدمة من Apple تتيح للتطبيقات المترجمة لحواسيب Mac ذات معالجات Intel x86_64 العمل على حواسيب Mac ذات معالجات Apple Silicon (ARM64).

نظرة عامة على البنية```

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ User Application (x86_64) │ ├─────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ Rosetta 2 Layer │ │ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────────────┐ │ │ │ Translator │ │ Runtime │ │ System Call │ │ │ │ (AOT/JIT) │ │ Library │ │ Translation │ │ │ └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────────────┘ │ ├─────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ macOS Kernel (ARM64) │ ├─────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ Apple Silicon Hardware │ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘

### التقنيات الرئيسية

1. **الترجمة المسبقة (AOT)**
   - يترجم ملفات x86_64 الثنائية إلى ARM64 وقت التثبيت
   - يخزن الكود المترجم في ذاكرة تخزين مؤقت لتشغيل أسرع لاحقاً
   - يقلل من الحمل الزمني مقارنة بالترجمة الفورية (JIT) الخالصة

2. **الترجمة الفورية (JIT)**
   - يترجم أجزاء الكود عند الطلب أثناء التنفيذ
   - يعالج الكود المحمل ديناميكياً والكود ذاتي التعديل
   - يحافظ على ذاكرة تخزين مؤقت للترجمة لتحقيق الكفاءة

3. **ترجمة مجموعة التعليمات**
   - تعيين تعليمات x86_64 إلى ARM64
   - ترجمة تعليمات المتجهات SSE/AVX إلى NEON
   - أعلام x86_64 إلى رموز الشروط في ARM64

4. **ترجمة استدعاءات النظام**
   - يترجم استدعاءات نظام macOS لـ x86_64 إلى ما يعادلها لـ ARM64
   - يعالج اصطلاحات الاستدعاء المختلفة
   - يدير حالة المسجلات عبر حدود استدعاء النظام

5. **دعم وقت التشغيل**
   - محاكاة اكتشاف ميزات المعالج
   - معالجة التخزين المحلي للخيوط
   - معالجة الإشارات والاستثناءات

---

## كيفية تقديم Apple لـ Rosetta 2 في macOS

### موقع التثبيت

توجد Rosetta 2 في:```
/Library/Apple/usr/libexec/oah/
├── rosetta        # Main translator binary
├── rosettad       # Rosetta daemon
└── librosetta.*   # Runtime libraries

يشير مجلد oah إلى 'أجهزة العمارة القديمة' - استمرار من عصر الانتقال من PowerPC.

التثبيت التلقائي

على أجهزة Mac المزودة بـ Apple Silicon، فإن Rosetta 2 غير مثبتة افتراضيًا. يتم تشغيلها بطريقتين:

1. مطالبة التشغيل الأولى ``` The "Rosetta" software is not installed on your Mac. Rosetta translates apps from Intel-based Macs for use on Apple Silicon Macs.
   root@kitploit:~

2. التثبيت عبر سطر الأوامر ```bash softwareupdate --install-rosetta --agree-to-license
   root@kitploit:~

المكونات المسلمة

التكامل مع macOS

1. launchd Integration: يعمل خفي Rosetta كخدمة نظام
2. Code Signing: يتم توقيع الملفات الثنائية المترجمة تلقائيًا
3. Gatekeeper: تمر تطبيقات Rosetta المترجمة عبر فحوصات الأمان
4. System Integrity Protection: محمية من التعديل

العمارة التقنية

عملية الترجمة```

┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ Phase 1: Binary Loading │ │ ─────────────────────────────────────────────────────────────── │ │ 1. Load x86_64 Mach-O binary │ │ 2. Parse segments, sections, symbols │ │ 3. Validate code signatures │ │ 4. Map into translation context │ └──────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │ ▼ ┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ Phase 2: AOT Translation │ │ ─────────────────────────────────────────────────────────────── │ │ 1. Disassemble x86_64 code sections │ │ 2. Translate instructions to ARM64 │ │ 3. Apply optimizations │ │ 4. Store in translation cache (~/.oah) │ └──────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │ ▼ ┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ Phase 3: Runtime Execution │ │ ─────────────────────────────────────────────────────────────── │ │ 1. Load translated ARM64 code │ │ 2. Set up x86_64 emulation context │ │ 3. Handle JIT translations for dynamic code │ │ 4. Translate syscalls on-the-fly │ └──────────────────────────────────────────────────────────────────┘

### تحديات الترجمة الرئيسية

1. **تعيين السجلات**
   - تحتوي x86_64 على 16 GPR؛ بينما تحتوي ARM64 على 31 GPR
   - سجل الأعلام x86_64 -> أعلام NZCV لـ ARM64
   - محاكاة RIP (مؤشر التعليمات)

2. **ترتيب الذاكرة**
   - x86_64: ترتيب ذاكرة قوي (TSO)
   - ARM64: ترتيب ذاكرة ضعيف
   - يتطلب حواجز ذاكرة لضمان الصحة

3. **تعليمات المتجهات**
   - SSE (128-bit) -> تعيين مباشر لـ NEON (128-bit)
   - AVX (256-bit) -> محاكاة زوج NEON
   - معالجة استثناءات مختلفة لـ SIMD

4. **اتفاقيات الاستدعاء**
   - x86_64: أول 6 وسائط في السجلات (RDI, RSI, RDX, RCX, R8, R9)
   - ARM64: أول 8 وسائط في السجلات (X0-X7)
   - تخطيطات إطار مكدس مختلفة

---

## هذا المشروع

يحتوي هذا المستودع على تطبيقات هندسة عكسية للدوال من ثنائيات Rosetta 2. من خلال التحليل الدقيق وإلغاء الترجمة، قمنا بتحديد وتوثيق الغرض الدلالي لمئات الدوال.

### الأهداف

1. **تعليمي**: فهم كيفية عمل Rosetta 2 داخليًا
2. **توثيق**: إنشاء توثيق شامل لتقنيات الترجمة
3. **تطبيق**: تقديم تطبيقات C نظيفة وموثقة جيدًا
4. **مجتمع**: مشاركة المعرفة مع مجتمع الهندسة العكسية

### ما أنجزناه

- تم تحديد وتسمية **828 دالة** في الثنائي الرئيسي `rosetta`
- تم تطبيق **612 دالة** بالكامل بكود C نظيف
- تم توثيق **66 فئة** من الوظائف
- خرائط كاملة لأسماء الدوال مع أسماء دلالية

### فئات الدوال

| الفئة | الدوال | الوصف |
|----------|-----------|-------------|
| نقطة الدخول | 1 | تهيئة Rosetta |
| عمليات الفاصلة العائمة/المتجهات | ~20 | إدارة حالة الفاصلة العائمة و SIMD |
| عمليات ذاكرة SIMD | ~10 | memchr و memcmp و memcpy باستخدام SIMD |
| عمليات المتجهات | ~30 | عمليات حسابية ومقارنة متجهات NEON |
| الترجمة الثنائية | ~50 | ترجمة تعليمات x86_64 -> ARM64 |
| معالجات استدعاءات النظام | ~60 | ترجمة وإعادة توجيه استدعاءات النظام |
| إدارة الذاكرة | ~20 | أغلفة لـ malloc و free و mmap |
| دوال التجزئة | ~5 | تجزئة العناوين لذاكرة الترجمة المؤقتة |
| عمليات السلاسل | ~30 | دوال سلاسل محسّنة بـ SIMD |
| الامتدادات التشفيرية | ~30 | تمرير AES و SHA و CRC32 |
| تحليل ELF | ~15 | دعم تنسيق ثنائيات لينكس |
| ذاكرة الترجمة المؤقتة | ~20 | إدارة ذاكرة الترجمة المؤقتة AOT/JIT |

---

## هيكل الملفات

### الملفات الأساسية```
Rosetta2/
├── README.md                      # This file
├── rosetta_decomp.c               # Original decompilation (74,677 lines)
├── rosettad_decomp.c              # Daemon decompilation (44,064 lines)
├── rosetta_refactored.c           # Minimal wrapper (59 lines) - includes modular headers
├── rosetta_refactored.c.legacy    # Legacy refactored code (19,302 lines) - archived
├── rosetta_refactored.h           # Main header (1,215 lines)
├── rosetta_refactored_complete.c  # Single-file implementation (2,686 lines)
├── rosetta_function_map.h         # Function name mapping (828 functions)
├── rosettad_refactored.c          # Daemon-side refactoring
└── SESSION_*.md                   # Session logs (30+ sessions)

بنية التحويل المعيارية (56 C files + 65 H files)

تم تصميم بنية التحويل بشكل معياري بالكامل في مكونات مصنفة:``` ├── rosetta_types.h # Base type definitions ├── rosetta_x86_decode.h/.c # x86 decoder ├── rosetta_arm64_emit.h/.c # ARM64 emitter ├── rosetta_translate_alu.h/.c # ALU translations ├── rosetta_translate_memory.h/.c # Memory translations ├── rosetta_translate_branch.h/.c # Branch translations ├── rosetta_translate_bit.h/.c # Bit manipulation ├── rosetta_translate_string.h/.c # String operations ├── rosetta_translate_special.h/.c # Special instructions ├── rosetta_translate_block.h/.c # Block translation coordinator ├── rosetta_translate_dispatch.h/.c # Instruction dispatch ├── rosetta_trans_dispatch.h/.c # Main dispatch layer ├── rosetta_trans_alu.h/.c # ALU emulation layer ├── rosetta_trans_mem.h/.c # Memory emulation layer ├── rosetta_trans_branch.h/.c # Branch emulation layer ├── rosetta_trans_bit.h/.c # Bit emulation layer ├── rosetta_trans_string.h/.c # String emulation layer ├── rosetta_trans_special.h/.c # Special instruction emulation ├── rosetta_trans_system.h/.c # System instruction emulation ├── rosetta_trans_neon.h/.c # NEON emulation layer └── Makefile.modular # Modular build system

### الوحدات الوظيفية

الوحدات الأساسية للبنية التحتية والدعم:```
├── rosetta_jit.h/.c               # JIT compilation infrastructure
├── rosetta_exec.h/.c              # Execution engine (NEW)
├── rosetta_init.h/.c              # Initialization & FP registers (NEW)
├── rosetta_codegen.h/.c           # Code generation primitives
├── rosetta_cache.h/.c             # Translation cache (AOT/JIT)
├── rosetta_transcache.h/.c        # Translation cache management
├── rosetta_context.h/.c           # CPU context management
├── rosetta_runtime.h/.c           # Runtime support
├── rosetta_hash.h/.c              # Address hashing
├── rosetta_memmgmt.h/.c           # Memory management
├── rosetta_memory_utils.h/.c      # Memory utilities
├── rosetta_utils.h/.c             # Utility functions
├── rosetta_string_utils.h/.c      # String utilities
├── rosetta_trans_helpers.h/.c     # Translation helpers
├── rosetta_refactored_helpers.h/.c # Refactoring helpers
└── rosetta_refactored_types.h     # Refactored type definitions

وحدات SIMD/Vector

وحدات عمليات SIMD و Vector:``` ├── rosetta_simd.h/.c # SIMD operations ├── rosetta_simd_mem.h/.c # SIMD memory operations ├── rosetta_simd_mem_helpers.h/.c # SIMD memory helpers ├── rosetta_vector.h/.c # Vector operations ├── rosetta_refactored_vector.h/.c # Refactored vector ops ├── rosetta_jit_emit.h/.c # JIT emission ├── rosetta_jit_emit_simd.h/.c # SIMD JIT emission ├── rosetta_fp_translate.h/.c # FP translation ├── rosetta_fp_helpers.h/.c # FP helpers ├── rosetta_trans_neon.c # NEON translation └── rosetta_string_simd.c # SIMD string operations

### وحدات Syscall

معالجة وترجمة syscall للضيف:```
├── rosetta_syscalls.h/.c          # Syscall translation core
├── rosetta_syscalls_impl.h/.c     # Syscall implementations
└── rosetta_crypto.h/.c            # Crypto instructions (AES, SHA, CRC32)

وحدات إضافية

وحدات ترجمة ودعم إضافية:``` ├── rosetta_translate.h/.c # Translation core ├── rosetta_translate_alu_impl.h/.c # ALU implementation details ├── rosetta_translate_memory_impl.h/.c # Memory implementation details ├── rosetta_translate_branch_impl.h/.c # Branch implementation details ├── rosetta_translate_special_impl.h/.c # Special implementation details └── rosetta_arm64_insns.h # ARM64 instruction definitions

### ملفات الاختبار```
├── test_jit.c                     # JIT unit tests (737 lines)
└── test_translate.c               # Translation tests (1,059 lines)

الإجمالي: 50+ ملف مصدر، ~150,000+ سطر من الكود

نظام البناء

المتطلبات الأساسية

• GCC أو Clang مع دعم C11
• macOS أو لينكس (نظام متوافق مع POSIX)

بناء المكتبة```bash

Build static library using modular Makefile

make -f Makefile.modular all

This creates librosetta.a static library

### بناء المكونات الفردية```bash
# Compile core modules
gcc -c -I. -std=c11 rosetta_types.h
gcc -c -I. -std=c11 rosetta_codegen.c
gcc -c -I. -std=c11 rosetta_jit.c
gcc -c -I. -std=c11 rosetta_x86_decode.c
gcc -c -I. -std=c11 rosetta_arm64_emit.c

# Compile translation modules
gcc -c -I. -std=c11 rosetta_translate_alu.c
gcc -c -I. -std=c11 rosetta_translate_memory.c
gcc -c -I. -std=c11 rosetta_translate_branch.c
gcc -c -I. -std=c11 rosetta_translate_block.c
gcc -c -I. -std=c11 rosetta_translate_dispatch.c

# Compile support modules
gcc -c -I. -std=c11 rosetta_cache.c
gcc -c -I. -std=c11 rosetta_context.c
gcc -c -I. -std=c11 rosetta_syscalls.c
gcc -c -I. -std=c11 rosetta_runtime.c

تشغيل الاختبارات```bash

Build and run JIT tests

make -f Makefile.modular test_jit

Build and run translation tests

make -f Makefile.modular test_translate

### الاستخدام كمكتبة```bash
# Link against the static library
gcc -o my_app my_app.c -L. -lrosetta

# Or compile with source files directly
gcc -I. -o my_app my_app.c rosetta_*.c

تحليل ملف المصدر المُفكك

الملف المُفكك الأصلي rosetta_decomp.c يحتوي على سلاسل نصية حرفية تكشف هيكل ملف المصدر الأصلي. تظهر أسماء الملفات هذه في رسائل التأكيد/الخطأ في جميع أنحاء الملف الثنائي.

ملاحظة: يستخدم الكود المُعاد هيكلته هيكلاً مختلفاً وأكثر نمطية من الأصلي.

ملفات الرأس (.h)

• Register.h
• TaggedPointer.h
• RedBlackTree.h
• TransactionalList.h
• Translator.h
• AssemblerBuffer.h
• BuilderBase.h
• IrBuilder_x86.h

ملفات المصدر C++ (.cpp)

• Repatch.cpp
• Decoder.cpp
• Fixup.cpp
• AssemblerHelpers.cpp
• Operand.cpp
• Opcode.cpp
• BasicBlock.cpp
• ThreadContextFcntl.cpp
• InitStack.cpp
• Thread.cpp
• ThreadContext.cpp
• ThreadContextRuntimeSignals.cpp
• ThreadContextVm.cpp
• VMAllocationTracker.cpp

ملفات الرأس C++ (.hpp)

• AssemblerBase.hpp
• TranslatorBase.hpp

التقدم

الوضع الحالي

البنية النمطية (مكتملة)

تم تنميط البنية التحتية للترجمة بالكامل في المكونات التالية:

الإجمالي: 40+ مكوناً نمطياً

تغطية الترجمة

الجلسات الحديثة

المراجع

وثائق Apple الرسمية

• نقل تطبيقات macOS إلى Apple Silicon
• معالجة اختلافات البنية

الموارد التقنية

• ARM64 System V ABI
• Intel 64 and IA-32 Architectures SDM
• ARM Architecture Reference Manual

المشاريع ذات الصلة

• FEX-Emu - محاكي x86_64 على ARM64 لنظام Linux
• QEMU - محاكي عام للآلات
• Rosetta Linux - مشروع بحث مجتمعي

إخلاء المسؤولية

هذا المشروع لأغراض تعليمية وبحثية فقط.

• Rosetta 2 هو برنامج مملوك لشركة Apple
• لا يقوم هذا المشروع بتوزيع ملفات Apple الثنائية
• جميع الكود في هذا المستودع مكتوب بواسطة Claude Code مع Qwen 3.5.
• لا تستخدم هذا المشروع للالتفاف على إجراءات أمان Apple

الترخيص

رخصة MIT - راجع ملف LICENSE للحصول على التفاصيل.

المساهمة

المساهمات مرحب بها! مجالات الاهتمام:

1. تنفيذ الدوال المتبقية
2. تحسين التوثيق
3. إضافة حالات اختبار
4. تحليل الأداء
5. رسومات معمارية

آخر تحديث: فبراير 2026