GNU の師匠と MIPS アーキテクチャ：Loongson ラップトップへの旅

導入：自由な計算体験とニードルスナップ

• 真に自由な計算体験は、間違いなく覚醒の源である。
• リチャード・ストールマン（RMS）氏の機材を彷彿とさせるラップトップを使用しているが、完全な自由なソフトウェア環境こそが重要だ。
  • バイナリ・ブロブ（非自由なコード）不使用。
  • ファームウェアの検査・置換が可能であること。
  • 完全に自由なオペレーティングシステムの採用。
• MIPS64 派生アーキテクチャを搭載しており、これが放熱板（ヒート・スプレードラ）への余計な熱負荷を生んでいる可能性もある。
• OpenBSDとNetBSD（BSD サーバー向け）の両方を利用し、「ニードルスナップ（魂を乗っ取られること）」という状態を得る素晴らしい機会と判断した。
  • これらのプロジェクトは予想以上に長く、SD カードからの起動やブラウザ構築のような挑戦を経て完成した。

第一章：ゴッドソン（Godson）の黎明

背景と計画

• 中国は長年以来、国外の利害関係からの独立と先導的な技術を確保するために技術開発を優先して来た。
• 863 プログラム（1986 年設立）:
  • 鄧小平氏によって承認された国家高技術研究開発計画。
  • バイオテクノロジー、宇宙、情報技術など 7 つの分野を対象。
  • 第七次五か年計画以降に国家政策化され、主要な産業研究開発イニシアチブとなった。
• 1990 年代〜2001 年:
  • 当初は ARM や Intel などの外国製プロセッサが優位だった。
  • 中国科学院（CAS）計算機技術研究所（ICT）により、2001 年に高性能チップ開発プロジェクトが開始された。

竜芯（Loongson）の開発と命名

• 公式名称: 「竜芯」（Lóngxīn）。英訳では"dōng core"となるが、開発者は発音が似ており**「Gǒdsón」**（ゴッドソン）という転記を採用した。
  • ※「犬の食料」や「犬にふさわしい食事」という駄洒落が含まれているが、これは迷信的な命名法（悪霊から子を守るため、縁起の悪い名前を与える伝統）に基づいている可能性がある。
• ゴッドソン-1 の選定理由:
  • 既存アーキテクチャの評価：32 ビット MIPS IIを選定。
  • 利点：権利負担が少なく、ソフトウェアサポートがあり、混雑した x86 空間で戦う必要がない。
  • **防衛可能な知的財産権（IP）**確保のため、MIPS の特許下にあったロード/ストア非対齐メモリアクセス命令は仕様から除外された。

技術的革新と性能

• 2001 年 8 月 19 日: Linux を初めて起動し、「誕生日」となった。
• 初期論文の記述: マイクロアーキテクチャにおける大胆な革新が含まれていた。
  • 動的パイプラインの実装。
  • 非実行ビット（no-execute bit）の早期実装（MIPS プロセッサでは初）。
• ゴッドソン-1 の発表（2002 年 9 月 28 日）:
  • 製造：上海本社のSMIC（SMI Semiconductor Manufacturing International Corp.）、180nm プロセス。
  • 4mm 四方のダイ上に400 万個のトランジスタ。
  • クロック速度：200MHz（消費電力 0.4W）。
  • キャッシュ：命令およびデータそれぞれに8K の L1 キャッシュ。
  • 特徴：レジスタリネーミング、分岐予測、動的スケジューリングなどをサポート。小 endian 動作。
  • 性能：SGI O2（R5000）と同等と推定されたが、L2 キャッシュなしのため実用性には課題があった。

商業化の歩みと問題

• ライセンス問題: MIPS Technologies は「MIPS like」と称したものの、直接互換性やブランド使用許可がない異議を唱えた。
• AMD の介入: AMD と BLX が共同開発センターを設立し、ゴッドソン-1 および Alchemy Au1500 を使用したスリムクライアントを生産。
• Loongson ブランドの誕生:
  • 2006 年、ICT と江蘇夢藍グループによりJiangsu Lemote Tech Co., Ltd.（Lemote）が設立。
  • 低コスト・自家製コンピューターの実現に向けられた。
• STMicroelectronics の参画:
  • チップを買い取り、3000 万人民元投資し、5 カ年の独占契約を結んだ。
  • 「MIPS 互換」として公式に宣伝できるようになった。

第二章：LeMote Yeeloong（逸瓏）への道

進化の軌跡

• ゴッドソン-2 シリーズ:
  • 64 ビット MIPS III を採用し、PC 向け CPU へ移行。
  • 問題点多かったため、設計は簡素化され、STMicroelectronics と提携する流れへ。
  • ゴッドソン-2E: 1GHz クロックに達し、5W の消費電力で動作。低コスト・自家製コンピューターへの転換点。
• Lemote の設立と製品化:
  • 2006 年 6 月、江蘇夢藍グループとの共同出資により新会社設立。
  • Fuloong 2E（2006 年 10 月）: STMicroelectronics で製造された CPU を使用した小型デスクトップ。
  • Loongson ブランド: 竜のテーマをマーケティングに導入。

Yeeloong の概要

• 世界初の Loongson プロセッサ搭載ラップトップとして登場（2008 年 10 月発表）。
• 設計意図: Eee PC と競合するネットブック形式の模倣。
  • 画面：1024x600 LCD（Eee 900 シリーズと同じサイズ）。
  • 筐体：「イノベーションが竜の夢を実現させる」というスローガン。
• 主要モデル（8089 シリーズ）:
  • 8089A: アンダークロック 800MHz、SSD 2GB、RAM 512MB。
  • 8089B: 160GB HDD、Web カメラ付きのデラックスモデル。
  • 8101B: 10.1 インチ TFT の高機能・希少モデル。

第三章：OpenBSD を Yeeloong に移植する挑戦

システム構成とインストール戦略

• 起動システム: Lemote PMON（PROM MONitor）を使用。
  • OpenBSD は標準的な MBR ブートからではなく、SD カードまたはUSB フラグ付きのデバイスからの起動を採用。
  • 内部ストレージ（2GB SSD）には Debian を残留させ、PMON で選択して起動する構成とした。
• インストールプロセス:
  • SD カード上に OpenBSD インストーラカーネルを配置。
  • Linux パーティションからカーネルをロードしてブートし、手動マウントとコピーを行う工夫（

    boot -k

    ）。
  • 内部ストレージをルートデバイスに変更する手順を経て安定化を図る。

ハードウェアの制約と課題

• Wi-Fi の問題:
  • 初期の Realtek Wi-Fi ドライバーはクラッシュを引き起こす（カーネルパニック）。
  • 解決策として、Ralink チップセットを使用する Belkin F5D7050 "Wireless G" アダプターを接続し、正常に動作確認。
• CoreMark パフォーマンス:
  • Loongson-2F の CoreMark スコアは約1778 iters/sec（GCC 4.4.5 使用）。
  • 比較対象の PowerPC G4 や他の MIPS システムに比べて劣っており、超低エンド市場定位とのギャップが大きい。
• タッチパッド:
  • Linux と同様、OpenBSD でも動作が不安定で「悪く評価」されている。
  • フォーカス追従時のファントムポインタ運動がストレスに感じられる。

ブラウザ環境の実装

• NetSurf:
  • 軽量グラフィックブラウザだが、MIPS64el 用のバイナリパッケージがないためソースから構築。
  • 前提条件の多さ（meson, ninja など）とビルド時間の長さ（2 週間）が課題。
  • JavaScript サポートは不完全で、Google の検索には不向きだが、DuckDuckGo などは動作。
• Dillo:
  • プラグイン API を持つことで Gopher などの閲覧も可能。
  • NetSurf よりも速く動作し、重要なサイトでの閲覧に十分な精度があった。

第四章：歴史とアーキテクチャのその後

製品ラインナップの拡大と廃止

• EMTEC Gdium Liberty: Loongson-2F の別の市場投入モデル。高価格で評価が悪く、販売終了。
• Jisus シリーズ: 小さな筐体（8089A クローン）を採用したが、x86 製品へ移行して中止。
• Loongson-3 シリーズへの進化:
  • 2008 年よりマルチコア開発開始（4 コア）。
  • Yeeloong 8133 / 3A1000: 4 コア・900MHz のラップトップ。
  • 3B/3C シリーズ: サーバーおよびマルチプロセッサ構成へ拡張。
  • Loongson-2G: Errata（誤予測バグ）の修正モデルとして登場。

MIPS64 時代のアウトルック

• Loongson MIPS64 シリーズはGS464EVなどにより、28nm プロセスで 2.0GHz クロックへ進化した。
• ただし、Loongson はGodson ファミリーのマイクロアーキテクチャとは異なる設計に移行している。
• これらのチップは国家防衛や高性能計算など特定の用途で使用され、一般消費者市場への展開は限定的となった。

結論：学習と展望

• Yeeloong 8089A は OpenBSD を学ぶために**「間違ったシステム」**ではあったが、挑戦的かつ教育的な体験となった。
• OpenBSD の利点: Linux よりも良いビデオ出力機能や、忍耐強い環境での多機能性の発揮。
• この経験から、将来よりサポートされたマシンでも OpenBSD で同様のワークステーション運用が可能であるという自信を得た。

この記事における全ての技術的情報は、公開された資料および開発者の実践に基づいています。一部の記述には誤訳や理解の不足が含まれる可能性があるため、ご了承ください。