むかしの RISC、むかしの Unix

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1. むかしの RISC、むかしの むかしの RISC、むかしの Unix Unix orumin (@kotatsu_mi) 1

2. Self-introduction Self-introduction orumin (@kotatsu_mi) 去年度まで学生してました 2014 年くらいからずっと unikernel やってた 社会に魂を売った

   2

3. RISC のお話 (1/n) RISC のお話 (1/n) 3 . 1

4. RISC のお話 (1/n) RISC のお話 (1/n) CPU の ISA の類型

   命令セットアーキテクチャ;Instruction Set Architecture CISC v.s. RISC 3 . 1

5. RISC のお話 (1/n) RISC のお話 (1/n) CPU の ISA の類型

   命令セットアーキテクチャ;Instruction Set Architecture CISC v.s. RISC 1981 年ごろ Berkley RISC-I ( Prof. David A. Patteson ら） MIPS ( Prof. John L. Hennesy ら） 3 . 1

6. RISC のお話 (1/n) RISC のお話 (1/n) CPU の ISA の類型

   命令セットアーキテクチャ;Instruction Set Architecture CISC v.s. RISC 1981 年ごろ Berkley RISC-I ( Prof. David A. Patteson ら） MIPS ( Prof. John L. Hennesy ら） 3 . 1

7. RISC のお話 (1/n) RISC のお話 (1/n) CPU の ISA の類型

   命令セットアーキテクチャ;Instruction Set Architecture CISC v.s. RISC 1981 年ごろ Berkley RISC-I ( Prof. David A. Patteson ら） MIPS ( Prof. John L. Hennesy ら） 3 . 1

8. RISC のお話 (1/n) RISC のお話 (1/n) CPU の ISA の類型

   命令セットアーキテクチャ;Instruction Set Architecture CISC v.s. RISC 1981 年ごろ Berkley RISC-I ( Prof. David A. Patteson ら） MIPS ( Prof. John L. Hennesy ら） ACM A.M. Turing Awards, 2017 3 . 1

9. RISC のお話 (2/n) RISC のお話 (2/n) 3 . 2

10. RISC のお話 (2/n) RISC のお話 (2/n) 複雑なアドレッシング、可変長の命令、市場の要求に答え肥大化 していく命令の数々…… 回路が複雑化し、設計も困難に 3

    . 2

11. RISC のお話 (2/n) RISC のお話 (2/n) 複雑なアドレッシング、可変長の命令、市場の要求に答え肥大化 していく命令の数々…… 回路が複雑化し、設計も困難に RISC

    は複雑な命令を用意せず命令長も固定長 レジスタも用途を固定しないレジスタを大量に用意 回路がシンプルにしやすい 3 . 2

12. RISC のお話 (2/n) RISC のお話 (2/n) 複雑なアドレッシング、可変長の命令、市場の要求に答え肥大化 していく命令の数々…… 回路が複雑化し、設計も困難に RISC

    は複雑な命令を用意せず命令長も固定長 レジスタも用途を固定しないレジスタを大量に用意 回路がシンプルにしやすい 各企業「もしかしてウチの用途に専用のプロセッサを自前で設計 できるのでは？」 3 . 2

13. RISC のお話 (3/n) RISC のお話 (3/n) int square(int num) {

    return num*num; } 3 . 3

14. RISC のお話 (3/n) RISC のお話 (3/n) x86_64 RISC-V push rbp

    mov rbp, rsp mov DWORD PTR [rbp-4], edi mov eax, DWORD PTR [rbp-4] imul eax, eax pop rbp ret addi sp,sp,-32 sd s0,24(sp) addi s0,sp,32 mv a5,a0 sw a5,-20(s0) lw a5,-20(s0) mulw a5,a5,a5 sext.w a5,a5 mv a0,a5 ld s0,24(sp) addi sp,sp,32 jr ra 3 . 4

15. マイクロプロセッサの増加 マイクロプロセッサの増加 MOS テクノロジー、ザイログ、インテル、モトローラ この他マイクロプロセッサを作って売るところが増える 4

16. マイクロプロセッサの増加 マイクロプロセッサの増加 MOS テクノロジー、ザイログ、インテル、モトローラ この他マイクロプロセッサを作って売るところが増える 4

17. 例：Acorn 例：Acorn 英国で教育用コンピュータを製作 このために Acorn RISC Machine が生まれる 紆余曲折を経て現代の Arm®

    に 5

18. 例：MIPS 例：MIPS 学術用途に留まらず、 ベンチャーが立ち上げられ一般に販売 SGI に買収され 64-bit 化やマルチコア化を達成 64-bit 化、SGI

    買収、マルチコア化という順でした。ご指摘感謝します 3DCG のレンダリングファームになる UNIX® ワークステーションに トイストーリー、ジュラシックパーク…… ゲームコンソールなどでも採用 NINTENDO64、PlayStation® シリーズ 6

19. 他の著名なもの 他の著名なもの Sun Microsystems, SPARC .. Sun がハードウェア参戦 IBM, POWER

    .. 高性能計算機など。後に Mac で PowerPC として採用 Intel, i860・i960 .. 複雑すぎて失敗した iAPX432 以来の新規 ISA 無事 失敗 AMD, Am29000 .. そこそこ売れてたけれど方針転換を受けて AMD K5 のマイクロアーキテクチャになったそうです Motorola, MC88000 .. m68k と違って売れなくて幻に 7

20. 他の著名なもの 他の著名なもの Sun Microsystems, SPARC .. Sun がハードウェア参戦 IBM, POWER

    .. 高性能計算機など。後に Mac で PowerPC として採用 Intel, i860・i960 .. 複雑すぎて失敗した iAPX432 以来の新規 ISA 無事 失敗 AMD, Am29000 .. そこそこ売れてたけれど方針転換を受けて AMD K5 のマイクロアーキテクチャになったそうです Motorola, MC88000 .. m68k と違って売れなくて幻に 7

21. RISC RISC MPU に参戦︕ 8

22. 今回の話題：ヒューレットパッカード 今回の話題：ヒューレットパッカード 元々は計測器などのメーカー 電卓でも独自のファンを作り根強い人気を獲得 Apple co-fonder の Mr. Stephen P.

    Wozniak は元々 HP の技術者だった 当時とても自由な社風で IBM と対比されていたそうです 今も？ 9

23. HP と RISC HP と RISC 例に漏れず独自プロセッサ開発に乗り出した その名も PA-RISC HP

    は 90 年代には Intel、Microsoft と協力して Itanium® の開発へ動 き出すので PA-RISC は使われなくなった Itanium も無事失敗。 10 . 1

24. HP と RISC HP と RISC 例に漏れず独自プロセッサ開発に乗り出した その名も PA-RISC HP

    は 90 年代には Intel、Microsoft と協力して Itanium® の開発へ動 き出すので PA-RISC は使われなくなった Itanium も無事失敗。 10 . 1

25. PA-RISC (1/n) PA-RISC (1/n) ISA マニュアル さすが kernel.org (Linux) https://parisc.wiki.kernel.org/images-parisc/6/68/Pa11_acd.pdf

    10 . 2

26. PA-RISC (2/n) PA-RISC (2/n) 32-bit 汎用レジスタ 32 本 (GR 0..31)

    シャドウレジスタ、スペースレジスタ、コントロールレジスタ、コプロセ ッサレジスタなども存在 スペースレジスタは仮想アドレス空間を identify するのに利用 BE/LE どっちも使える 権限レベルが 0, 1, 1.5, 2 と用意されている 10 . 3

27. PA-RISC (3/n) PA-RISC (3/n) .LEVEL 1.1 .SPACE $TEXT$,SORT=8 .SUBSPA $CODE$,QUAD=0,ALIGN=4,ACCESS=0x2c,CODE_ONLY,SORT=24

    square .PROC .CALLINFO FRAME=0,ARGS_SAVED .ENTRY STW %r26, -36(%r30) LDW -36(%r30), %r26 LDW -36(%r30), %r26 LDIL L'$$mulI, %r31 .CALL BE,L R'$$mulI(%sr4,%r31), %r31 NOP 10 . 4

28. PA-RISC (3/n) PA-RISC (3/n) 10 . 5

29. あ、 あ、 あの 11

30. ところで…… ところで…… PA-RISC 触ってみたくない……？ 12

31. HP HP 13

32. HP HP 計測器メーカー 13

33. HP HP 計測器メーカー オシロスコープやロジックアナライザや……。 13

34. HP HP 計測器メーカー オシロスコープやロジックアナライザや……。 ロジックアナライザに PA-RISC が載っているらしい……？ 13

35. ということで ということで 手に入れちゃいました 14

36. 邪魔 幅狭めだけど高さが 2U マシンかと思った…… 実測したら 425(w)x200(h)x500(d) [mm] でした 15

37. 書斎の床がかなり埋まりました。 16

38. うるさい うるさい ラックサーバーみたいな音してる HP 16702A booting HP 16702A booting 17

39. ロジアナ ロジアナ PS/2 マウスを接続していると自動で X Window System の セッショ ンが起動

    18 . 1

40. オシロ オシロ 18 . 2

41. つまり つまり X が起動しているのが気になりますが、普通に計測機器です しかしここで <Ctrl+Shift+Alt+F8> を押すと？ 19

42. おまえ おまえ 20 . 1

43. おまえ… おまえ… 20 . 2

44. おまえ…… おまえ…… 20 . 3

45. おまえ…………！ おまえ…………！ 20 . 4

46. ブートシーケンス ブートシーケンス Processor Depend Code (PDC) がまず起動 ESC 連打してると ISL

    のプロンプトに落ちることができる Initial System Loader (ISL) が （デバイスパス）/stand/vmunix をロ ード、起動 デバイスパスはもちろん SCSI など (SATA?NVMe?ナニソレ） Unix が起動！！！ 21

47. HP-UX HP-UX HP による SystemV Unix fork HP 16702A に載っているのは

    UNIX 98 規格相当っぽい 関数プロトタイプを ANSI 方式 で宣言したら怒られる cc の代わりに c89 使うと解決 ちゃんと tar(1) だけじゃなく て pax(1) 載っててえらい 22

48. ファイルシステム ファイルシステム LVM + HFS HFS は High-performance FS UFS

    fork 意外と現代的？ Mac のアレは無関係 デフォルトで NFSd が起動してる (!!?!?!?!) 23

49. これって これって 計測機器じゃなくてただの Unix ワークステーションでは？？？ Ethernet も 10Base-T が生えてるよ！ なんか知らんがネスケもおる

    24

50. ライブラリ ライブラリ /usr/include をみてみる 25

51. タスクリスト タスクリスト PID 0 として swapper が鎮座 「あっこれ Lions 本で勉強した

    やつだ！」 26

52. まとめ まとめ ロジアナかとおもった？ワークステーションでした！ PA-RISC も HP-UX も案外簡単に遊べる！ たぶん vmunix 差し替えるだけで自作

    OS も起動できる！ 27

53. メモ メモ HP 16702A の root のデフォルトパスワードは「uh,uhuh」らしい。 ethernet の I/F

    name は lan0 28

54. 参考資料 参考資料 ブートシーケンス PA-RISC on QEMU http://h10032.www1.hp.com/ctg/Manual/c00874643.pdf https://parisc.wiki.kernel.org/index.php/Qemu 29