CosmicTera Computing: Arsitektur Komputasi Berbasis Codex Hijaiyyah — HCPU, Ka'bah, Tumpukan Tujuh Lapis, dan NUI, Divalidasi di FPGA Tang Nano 20K

1Pendahuluan

Matematika Hijaiyyah mengubah 28 bentuk huruf kanonik menjadi codex bilangan bulat 18 dimensi yang tersegel [1]. CosmicTera Computing adalah nama untuk seluruh komputasi nyata yang dibangun di atas codex itu [2, cosmictera/COMPUTING.md]. Ia tidak dimaksudkan menggantikan Windows, Linux, atau cloud. Arah yang ditetapkan pemilik proyek adalah lapisan di atas sistem yang sudah berjalan: penguat, keamanan, validasi, otomasi, dan pemulihan [2].

Pada 3 Oktober 2026 arah itu dipertajam menjadi dua peran. Sebagai pelengkap, CosmicTera menaruh pencatatan, penyegelan, dan pemeriksaan di luar jangkauan sistem utama, di perangkat keras dengan arsitektur berbeda. Sebagai cadangan otonom, ia mesin kedua yang tetap berdiri saat sistem utama terganggu [2, AGENTS.md]. Keduanya adalah arah, bukan klaim: kata "lebih aman" atau "lebih tahan" tidak ditulis sebelum ada lari serangan dan pengukurannya.

Makalah ini memberi empat kontribusi:

1. arsitektur keempat program, yaitu HCPU, Ka'bah, tumpukan tujuh lapis, dan NUI, beserta batas antarlapisnya (§2);
2. disiplin rekayasa yang menyatukan keempatnya, termasuk tangga bukti dan gerbang yang diuji dengan sabotase (§3);
3. kerangka laboratorium validasi di FPGA Tang Nano 20K dan hasil terukurnya (§4–5);
4. kontrak operasi otonom yang fail-closed, beserta validasinya pada tindakan nyata (§6).

2Arsitektur

2.1HCPU

HCPU (Hijaiyyah Core Processing Unit) adalah prosesor pipeline lima tahap dengan ALU codex selebar 18 komponen, pemeriksa guard satu siklus, dan ROM 252 byte yang memuat ke-28 entri Master Table (Gambar 2). Interpreter Python, HISAMachine, menjalankan set instruksi yang sama, dan keduanya wajib memberi hasil identik untuk register, memori, guard, dan trap. Cacah clock sengaja tidak dibandingkan, karena interpreter tidak memodelkan waktu pipeline [2].

H-ISA v1.1 mendefinisikan 103 opcode, dan 82 di antaranya ada di RTL, termasuk 28 opcode huruf (0xE0–0xFB). ISA ini tidak memiliki lompatan terhitung: JMP dan CALL keduanya PC ← imm. Akibatnya tidak ada tabel lompat atau penunjuk fungsi, alamat kembali tidak pernah berada di memori data, dan dispatch dibayar dengan rantai perbandingan, yaitu dengan kata instruksi, sumber daya yang paling langka di papan ini.

2.2Tumpukan tujuh lapis

Di atas HCPU berjalan HOS, tumpukan tujuh lapis yang kernel dan layanannya ditulis sebagai program HASM, bukan paket Python terpisah (Gambar 3). H-Kernel sudah memegang empat dari empat tanggung jawabnya, dengan dua proses yang dipreempt, syscall, I/O lewat kernel, dan daemon guard. Lapis HFS dan layanan Hybit masih sebagian. HFS sudah bertahan melewati mati daya di kartu SD, tetapi metadata, direktori, dan izin belum dibuka; HAR sudah ada, sedangkan HISAB belum menjadi layanan [2, cosmictera-build/OFF.md].

2.3Boot dan loader

Papan menyala dan memuat program tanpa satu byte pun dari host (Gambar 4). Sektor 1–3 kartu membawa HFS, sektor 16 tabel program, dan sektor 17 ke atas citra program dalam container HPG1 berheader tujuh kata. Kernel memuatnya lewat SYSCALL 9, menerapkan relokasi sebelum setiap kata ditulis ke memori instruksi, lalu menyerahkan kendali dengan ERET. Integritas container adalah CHECKSUM32, jumlah 32 bit atas seluruh container pada VERSION 2. Pilihan ini terukur: arena heap hanya 127 kata, sehingga tabel CRC-32 berukuran 256 entri tidak muat.

2.4Ka'bah dan layanan keamanan

Ka'bah (Kriptografi Absorpsi Byte Atas Hijaiyyah) meracik bahan standar dengan cara baru: GF(2⁸), spons [3], dan HMAC-SHA256 [4, 5]. Keadaannya adalah kubus 25 lajur × 64 bit. Cincin luar 16 lajur menjadi rate, dan inti 9 lajur menjadi capacity yang tidak pernah disentuh masukan (Gambar 5). Dari lima lapisnya, hanya lapis 3, HMAC-SHA256, yang memikul keamanan; lapis kerahasiaan ditolak dengan sengaja dan diserahkan ke AES-256-GCM dari pustaka teruji [6].

Laju sistem terukur 2,59 MB/s pada 27 MHz. Angka 11,15 MB/s pernah dikutip, tetapi itu laju spons saja; hambatan sebenarnya adalah deserialiser bit-serial, delapan clock per byte. Kesalahan semacam ini yang dijaga aturan R5: laju komponen bukan laju sistem.

Tiga layanan lain berdiri di samping Ka'bah. Jamrah adalah gerbang lapis 1 yang menolak masukan malformed tanpa kunci. Hijrah mengukur kepadatan pencacahan dengan huruf: 4,58, 4,81, dan 4,81 bit per huruf atas GF(2), GF(4), dan GF(5). Portal 8888, yang masih berlabel EH, menyegel setiap frame dengan SHA-256 dalam rantai, dengan kunci yang diprovisi sekali tulis [2].

2.5NUI

NUI (Natural Universal Intelligence) bukan chatbot dan bukan pembungkus model bahasa. Ia lapisan yang memahami, memverifikasi, memodelkan, dan mengoperasikan tumpukan CosmicTera, dibangun dalam dua belas lapis dengan urutan yang mengikat: penalaran tidak boleh mendahului eksekusi, paritas, host, dan perangkat keras yang benar (Gambar 6). Lapis 4–7 sudah dibekukan dengan annotated tag; lapis 8–11 belum dikerjakan.

3Disiplin rekayasa

Tiga belas aturan, R1–R13, mengikat seluruh pekerjaan, dan setiap aturan lahir dari insiden nyata [2, cosmictera/RULES.md]. Empat paling menentukan: R1, satu kebenaran di satu tempat; R3, setiap gerbang diuji dengan merusak apa yang dijaganya; R4, angka yang tidak diukur ulang adalah klaim tentang desain yang sudah tidak ada; dan R13, commit hanya sesudah status keluar tes benar-benar diperiksa.

Setiap klaim membawa label epistemik: VF terbukti formal, CC terkonfirmasi komputasional, DP benar karena konstruksi, EH hipotesis rekayasa yang terukur tetapi belum dikriptanalisis, dan AT target yang belum dikerjakan. Label melekat pada keadaan sekarang dan tidak naik tanpa bukti baru.

Pekerjaan perangkat keras melewati empat tingkat bukti: terakit, tersimulasi, tersintesis, dan berjalan. Hanya tingkat terakhir, keluaran benar dari papan fisik, yang dihitung selesai. Sebelum sebuah butir dinyatakan selesai, empat gerbang dijalankan dalam satu lari: lint dan pemeriksaan tipe, seluruh tes Python, seluruh testbench RTL, dan pembangunan bitstream.

Dua aturan sumber daya lahir dari pengukuran di papan ini. Pertama, yang dapat dibayar dengan instruksi tidak dibayar dengan LUT4: bank register hybit di RTL ditolak placement dua kali, sedangkan simpan-pulihkan perangkat lunak lolos dengan 72 instruksi dan nol LUT4. Kedua, kapasitas dihitung per situs, bukan per persen: di GW2AR-18C, flip-flop yang masukannya bukan dari LUT-nya sendiri tetap memakai satu situs LUT, sehingga desain yang tampak 65% LUT dan 75% DFF ternyata butuh 123% situs.

4Laboratorium validasi

Tang Nano 20K diperlakukan sebagai laboratorium validasi, bukan papan demo. Kerangkanya enam langkah: simulasi, uji di papan, dokumentasi terukur, full stack 24/72/168 jam, freeze, lalu port ke KV260. Sebuah komponen belum dianggap siap untuk KV260 sebelum punya dokumen validasinya sendiri di Tang Nano 20K [2].

Ketiga slot besar masing-masing memakai sekitar tiga perempat papan (Gambar 7). Jumlah naif ketiga slot utama adalah 229% papan, sehingga slot dimuat berurutan lewat rekonfigurasi, dan biaya rak sama dengan slot terbesar: 15.994 LUT4, atau 77%.

Burn-in tidak diperlakukan sebagai uji stabilitas, melainkan pembangun garis dasar: anomali tidak dapat didefinisikan tanpa mengetahui normal. Untuk alasan yang sama, waktu host bukan sumber kebenaran; pencacah siklus FPGA berada di atas uptime papan, dan uptime papan di atas cap waktu host. Kontrak telemetri v1 menetapkan tujuh kelompok dan 27 medan; empat medan turunan belum punya sumber dan ditandai dengan status, bukan angka [2, cosmictera/TELEMETRY.md].

5Hasil

Tabel 2 merangkum hasil terukur. Setiap baris tercatat bersama perintah yang mengulanginya [2, cosmictera-build/CHECKLIST.md, PAPAN.md].

5.1Garis waktu

Gambar 8 menunjukkan urutan bukti. Butir perangkat keras dihitung pada tanggal ia berjalan di papan.

6Operasi otonom

Lapis 7 NUI tidak dimulai dengan membuat sistem bertindak, melainkan dengan kontrak operasi otonom yang dapat diukur: apa yang boleh dibaca, tindakan apa yang boleh dilakukan, batas otorisasi, keadaan sebelum dan sesudah tindakan, bukti keberhasilan, dan kondisi UNKNOWN serta NOT_COVERED [2, NUI/LAYER7.md]. Prinsipnya least privilege dan fail-closed: otonomi tidak menciptakan kewenangan baru, dan Lapis 7 tidak boleh memberi dirinya sendiri otorisasi.

Rantainya READ → EVALUATE → GATE → DECIDE → EVIDENCE/REPORT (Gambar 9). Keberhasilan hanya diakui bila ada observasi sesudah tindakan yang cocok dengan hasil yang ditetapkan sebelum tindakan; kode keluar nol bukan satu-satunya bukti. Dari 17 baris tabel tindakan, 10 diizinkan dan 7 tetap ditolak. Dua tindakan nyata sudah tervalidasi: pemulihan slot Portal 8888 di papan atas gangguan SEAL_MISMATCH yang dibuat sengaja, berhasil pada percobaan pertama; dan restart layanan cron.service di VM uji, juga berhasil pada percobaan pertama dari batas tiga percobaan.

7Diskusi dan keterbatasan

Hasil di atas tidak berarti CosmicTera sudah menjadi lapisan keamanan atau cadangan yang siap dipakai. Keterbatasan berikut terukur dan dicatat apa adanya [2, cosmictera-build/OFF.md].

• PRINT bilangan besar di silikon. Keluaran salah pada 2²³, 2²⁵, 2²⁶, 2²⁷, dan 2³¹, benar pada 2²² dan 2²⁴, dan keluaran salahnya tidak berulang antarlari. Sebabnya belum diukur.
• Keamanan belum diuji serangan pada HCPU. Satu-satunya lari serangan, terhadap Ka'bah, menemukan cacat: permutasinya bukan permutasi (rank 1276 dari 1600). Kunci HMAC di papan adalah kunci uji publik. Tabel syscall, blok proses, dan tabel HFS tetap berada di memori data yang dapat ditulis kernel.
• Batas otorisasi di VM uji ditegakkan oleh argv tetap dan guard NUI, bukan oleh sistem operasi: akun lab memiliki sudo tanpa batas. Ini batasan lab, bukan model least privilege tingkat OS.
• Tahap yang belum dibuka. Overlay runtime terhalang, HVM di papan menunggunya, burn-in 168 jam belum dijalankan, jalur piksel HDMI masih cacat terbuka, dan peran HCPU di KV260 belum diputuskan.
• Garis dasar anomali belum ada. Empat medan telemetri turunan belum punya sumber penuh: dua menunggu garis dasar, satu menunggu keputusan bentuk, dan satu baru bukti sebagian. Deteksi penyimpangan karena itu masih berlabel AT.

8Kesimpulan

CosmicTera Computing menunjukkan bahwa satu codex tersegel dapat menopang seluruh tumpukan komputasi, dari ROM prosesor sampai pengawas yang memutuskan kapan tidak bertindak, dan bahwa setiap mata rantainya dapat diperiksa ulang oleh tes, simulasi, atau papan fisik. Langkah berikutnya mengikuti urutan yang sudah ditetapkan: menutup selisih PRINT di silikon, membuka overlay runtime dan HVM di papan, menjalankan burn-in 168 jam dan lari serangan pertama terhadap HCPU, lalu memutuskan peran HCPU sebelum sistem dipindahkan ke Kria KV260.

Ketersediaan data dan reproduksi

Kode RTL, program HASM, tes, dan rekaman bukti papan berada di repositori penulis pada commit 7ff7356, yang belum dipublikasikan. Rekaman mentah UART dan observasi host disimpan di luar repositori, dan repositori memuat hash serta metadatanya.

Referensi

1. 1.M. Amratulloh, "Matematika Hijaiyyah: 28 Bentuk Huruf Kanonik sebagai Codex Integer 18 Dimensi, dari Fondasi Formal sampai Prosesor di FPGA," Jurnal Matematika Hijaiyyah, vol. 1, no. 1, 2026.
2. 2.Repositori hijaiyyah-mathematics, cabang fix/dataset-canonicalization-and-authorship, commit 7ff7356, 28 Oktober 2026 (belum dipublikasikan). Berkas yang dirujuk disebut dalam teks.
3. 3.G. Bertoni, J. Daemen, M. Peeters, G. Van Assche, Cryptographic sponge functions, versi 0.1, 2011.
4. 4.H. Krawczyk, M. Bellare, R. Canetti, HMAC: Keyed-Hashing for Message Authentication, RFC 2104, 1997.
5. 5.M. Nystrom, Identifiers and Test Vectors for HMAC-SHA-224, HMAC-SHA-256, HMAC-SHA-384, and HMAC-SHA-512, RFC 4231, 2005.
6. 6.National Institute of Standards and Technology, Advanced Encryption Standard (AES), FIPS PUB 197, 2001; dan Secure Hash Standard (SHS), FIPS PUB 180-4, 2015.
7. 7.Gowin Semiconductor, keluarga FPGA GW2AR; papan Sipeed Tang Nano 20K; AMD Kria KV260.