What is MonoTerm?
MonoTerm is a terminal rendering system that delivers complete frames - never partial garbage.The Problem We Solved
Traditional terminals render whatever comes in, whenever it comes.┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ THE PROBLEM: UNCOORDINATED RENDERING │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ Program writes: "Hello" │
│ Screen shows: "Hel" (partial, still writing) │
│ │
│ Program writes: "lo World" │
│ Screen shows: "Hello Wor" (still incomplete!) │
│ │
│ Program writes: "ld!" │
│ Screen shows: "Hello World!" (finally complete) │
│ │
│ ─────────────────────────────────────────────────────────── │
│ │
│ User sees THREE screen updates for ONE logical update │
│ Result: Flicker, tearing, visual artifacts │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
The MonoTerm Solution
MonoTerm waits for complete frames before rendering.┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ THE SOLUTION: FRAME-COORDINATED RENDERING │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ Program writes: [cursor hide] + "Hello World!" + [show] │
│ │ │ │
│ │ MonoTerm detects: │ │
│ │ "Frame boundary!" │ │
│ ▼ ▼ │
│ Screen shows: ──────(nothing)────────▶ "Hello World!" │
│ │
│ ─────────────────────────────────────────────────────────── │
│ │
│ User sees ONE screen update for ONE logical update │
│ Result: No flicker, no tearing, atomic frames │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
The 5-Tier Architecture
MonoTerm uses a 5-Tier Architecture - each tier has a single responsibility.┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ MONOTERM 5-TIER ARCHITECTURE │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ TIER 1: PTY DAEMON │
│ ─────────────────── │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Your Shell (bash, zsh, fish) │ │
│ │ │ │ │
│ │ ▼ │ │
│ │ Unix Socket per Session │ │
│ │ Raw bytes (no parsing here) │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ TIER 2: SESSION ACTOR │
│ ───────────────────── │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Pattern: Actor Model - Single Owner, NO LOCKS │ │
│ │ │ │
│ │ Commands via MPSC Channel: │ │
│ │ WriteToPty, ResizeSession, GridAck │ │
│ │ CreateSession, CloseSession, HandlePtyData │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ TIER 3: ATOMIC STATE │
│ ──────────────────── │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Frame boundary detection (BSU/ESU, cursor patterns) │ │
│ │ Line comparison for minimal data transfer │ │
│ │ ACK gate for flow control │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ TIER 4: CELL CONVERTER │
│ ────────────────────── │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Alacritty Cell → xterm.js format │ │
│ │ DiffHint: Full, Partial, ScrollOnly, None │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ TIER 5: GRID BUFFER INJECTOR │
│ ──────────────────────────── │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Direct xterm.js internal manipulation │ │
│ │ WebGL Renderer │ │
│ │ ▼ │ │
│ │ YOUR SCREEN │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Key Components
PTY Daemon (Rust)
Runs your shell as a completely separate process.┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ PTY DAEMON │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ You type: ls -la │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌─────────────┐ │
│ │ Your Shell │ (bash, zsh, fish, etc.) │
│ └─────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ Output: file listing with colors, formatting │
│ │
│ Benefit: Survives main app crash │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
VTE Parser (Alacritty)
Interprets escape sequences using battle-tested code from Alacritty terminal.┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ VTE PARSER │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ Input: ESC[31mHelloESC[0m │
│ │ │
│ ▼ │
│ Meaning: [red color] Hello [reset color] │
│ │ │
│ ▼ │
│ Grid: Cell(H, red), Cell(e, red), Cell(l, red), ... │
│ │
│ Benefit: Battle-tested parsing (Alacritty = production) │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Atomic Loop
Detects when a complete frame is ready.┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ ATOMIC LOOP │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ Detection Methods: │
│ │
│ 1. Cursor Hide/Show (Ink Pattern) │
│ ┌─────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Cursor HIDE ── content ── Cursor SHOW │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ "Drawing" "Done drawing" │ │
│ └─────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 2. BSU/ESU (DECSET Mode 2026) │
│ ┌─────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ BSU ─────── content ─────── ESU │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ "Begin" "End" │ │
│ └─────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 3. Implicit Sync (Timeout) │
│ ┌─────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Clear screen ── wait 8ms ── assume done │ │
│ └─────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ Benefit: Works with existing programs (no changes needed) │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Smart Diff
Compares frames to minimize data transfer.┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ SMART DIFF │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ Previous Frame Current Frame │
│ ┌────────────┐ ┌────────────┐ │
│ │ Line 1 ████│ │ Line 1 ████│ same │
│ │ Line 2 ████│ │ Line 2 ████│ same │
│ │ Line 3 ████│ vs │ Line 3 ░░░░│ CHANGED! │
│ │ Line 4 ████│ │ Line 4 ████│ same │
│ └────────────┘ └────────────┘ │
│ │
│ Result: Only send Line 3 │
│ 99.95% less data! │
│ │
│ Benefit: Fast even with slow connections │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
ACK Gate
Prevents overwhelming the frontend with backpressure.┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ ACK GATE (Flow Control) │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ Without ACK (Traditional): │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Backend: SEND SEND SEND SEND SEND SEND SEND... │ │
│ │ Frontend: ──processing── can't keep up! │ │
│ │ Result: Lag, frozen UI, dropped frames │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ With ACK (MonoTerm): │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Backend: SEND ── wait ── SEND ── wait ── ... │ │
│ │ Frontend: process → ACK → process → ACK → ... │ │
│ │ Result: Smooth, no lag, no drops │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ Benefit: Frontend always in control │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Why “Atomic”?
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ ATOMIC = INDIVISIBLE │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ In physics: An atom is the smallest unit of matter │
│ │
│ In MonoTerm: A frame is the smallest unit of display │
│ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ │ │
│ │ You see complete frames │ │
│ │ or nothing at all. │ │
│ │ │ │
│ │ Never partial garbage. │ │
│ │ │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ This is the "Atomic UX" promise. │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Performance
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ REAL-WORLD PERFORMANCE │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ Scenario: Normal typing │
│ ───────────────────────── │
│ │
│ Traditional Terminal: │
│ Data per keystroke: 50,000 bytes (full screen redraw) │
│ │
│ MonoTerm: │
│ Data per keystroke: 25 bytes (only cursor line) │
│ │
│ Reduction: 99.95% │
│ │
│ ─────────────────────────────────────────────────────────── │
│ │
│ Scenario: AI streaming (100 chars/sec) │
│ ───────────────────────────────────── │
│ │
│ Traditional Terminal: │
│ May freeze or lag (rendering can't keep up) │
│ │
│ MonoTerm: │
│ Smooth streaming always (ACK gate prevents flooding) │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Summary
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ MONOTERM IN ONE PICTURE │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ Shell Output │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ │
│ │ PTY │───▶│ VTE │───▶│ Atomic │───▶│ Smart │ │
│ │ Daemon │ │ Parser │ │ Loop │ │ Diff │ │
│ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘ │
│ │ │ │
│ Wait for frame Find changes │
│ boundaries │
│ │ │ │
│ ▼ ▼ │
│ ┌─────────────────────────┐ │
│ │ ACK Gate │ │
│ │ (Flow Control) │ │
│ └───────────┬─────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌─────────────┐ │
│ │ xterm.js │ │
│ │ WebGL │ │
│ └─────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ Your Eyes │
│ │
│ Technologies: Rust, Alacritty, Tauri, MPSC, Unix Socket │
│ Result: Smooth, atomic frames with minimal data transfer │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘