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37年前の Sun 3/60 のために 最新の NetBSD と 最新の X.org を メンテする話 関西オープンフォーラム 2022 2年10か月ぶり 謎マシン実機展示記念 Izumi Tsutsui [email protected] Twitter: @tsutsuii Mastodon: @[email protected]

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3年ぶりのKOF  前回展示は 2019年 Zaurus + X68030 https://twitter.com/tsutsuii/status/1192677243702497280

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実機展示も2年10か月ぶり  最後の実機展示は 2020年 1月 OSC大阪 https://twitter.com/ebijun/status/1220906094391779333

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というわけで 大阪つながりで今回も Sun 3/60 更新展示です 前回OSC大阪では 液晶VGA化工作で時間切れで 展示デモ用アプリ準備が テキトーだったので

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その前に

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KOF タイムテーブル  「BSDなひととき」 https://www.k-of.jp/2022/session/bsd_session/

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KOF タイムテーブル  「BSDなひととき」 https://www.k-of.jp/2022/session/bsd_session/ 4.4BSDの流れをくむ FreeBSD/NetBSD/OpenBSDなど、 BSD系UNIXのユーザグループ合同で、 BSD系UNIX全般を対象とした 幅広いテーマで議論します。

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幅広いテーマで Sun3 🤔️ 🤔️ 🤔️ とは …… あんまり考えてなくてすいません

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Sun3とは KOFに来られるような濃い方には 蛇足かもしれませんが

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Sun 3/60 Robert Harker - http://en.wikipedia.org/wiki/File:Sun3_60_Disk_Tape.jpg, CC 表示-継承 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7216642による

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Sun 3/60  1985年発表 PC-8801mkIISR が出た年。まだ 8bit が全盛の時代 CPU: Motorola MC68020 20MHz RAM: 4MB 〜 最大 24MB (!) Video: 1152x900 白黒 or 256色 Device:SCSI, 10BASE-2/5 Ethernet OS: SunOS 4.1.1 までサポート ちなみに SONY NEWS が出たのは 1987年

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1980年後半の Sun  今は亡き Sun の最盛期 ● バークレーBSD開発者 Bill Joy氏の参画 ● NFS, NIS といったネットワーク機構 ● 日本でも大学や企業に多数採用 アスキー出版局「サン・マイクロシステムズ」前書きより サン・マイクロシステムズの物語は、80年代でもっとも 印象的な成功物語のひとつとして登場した。そしていまや 90年代。サンの強運は長期にわたり、その勢いは少しの 衰えも見せていない。（後略）

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わたしと Sun3/60  NetBSDの発展とともに ● 1992年頃に大学サークルで購入 ● 本体, CRT, HDD, QICテープ 一式 20万円 ● 「386BSDでは力不足だから」と導入 →NetBSD に ypserv もなかった時代 ● 1995年頃、Pentiumが出て NetBSDも 安定してくると完全に時代遅れに

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わたしと Sun3/60  初めての 非x86 NetBSD 誰も使わないのでいろいろ遊ぶ ● X端末解説でネットワークブートを知る ● SunOSで NetBSD/sun3 カーネルビルド →なんかカーネルメッセージ出たよ！ ● ある時 SunOS の HDDが死亡 → NetBSD/sun3 1.1 をトライ。動く！ ● XFree86サーバーのパッチ投げたり Sun3/80 の NetBSD/sun3x を試したり

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その後の Sun3  またいつか、と思いながら20年 ● その後 Sun3/80 をもらう ● Sun3x の pmap を直したり 2011年のOSC京都で展示したり ● Sun3/60は「いつかまた欲しいな〜」 →そのつぶやきが命取り

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テロ予告 https://twitter.com/nullnilaki/status/1190105621091082240

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着弾 https://twitter.com/tsutsuii/status/1190458722033651712

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犯行声明 https://twitter.com/nullnilaki/status/1190460217684742145

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お歳暮として Sun3/60 を いただきました 🤔️

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OSC2022大阪展示 https://twitter.com/tsutsuii/status/1220347650068738049 https://twitter.com/tsutsuii/status/1220880108015108097  お礼を兼ねて VGA化＋X11R6サーバー

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展示における課題 https://twitter.com/tsutsuii/status/1220881174119079936 https://twitter.com/tsutsuii/status/1247539472721260553  微妙に挙動不審

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NetBSDのXサポート  XFree86 3.x という時代 ● NetBSD 1.2 (1996年)までは XFree86 を自前ビルド ➔当時はまだクロスビルド環境がなくて Sun3でも自力でビルドしてました ● NetBSD 1.3 (1998年)で XFree 3.2 のソース を NetBSD本体に取り込み ➔ソース一式が取り込まれただけで、 ビルドはまだ個別にやっていたような……

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Xのビルド方式  “make World” ● 展開するとトップディレクトリが “xc” ● そこで “make World” すると一式ビルド ● xc/config/cf 以下に OS別設定ファイル ● NetBSD.cf に NetBSDの各機種別の設定 ● Imakefile : Makefile 生成用ファイル ● imake(1) : 機種別 Makefile 生成コマンド

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Xのクロスビルド対応  NetBSDといえばクロスビルド環境 ● カーネルその他のリリースビルドの クロスビルド対応は NetBSD 1.6(2002年) から ➔詳細はOSC2012北海道セミナー資料参照 http://www.ceres.dti.ne.jp/tsutsui/osc12do/NetBSD-cross-liveimage.html ● Xサーバー含むX環境のクロスビルドは 2003年頃 NetBSD 2.0から対応? いまいち覚えていない

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NetBSDのXクロスビルド  NetBSDだけなら決め打ちが可能 ● xc/config/cf や imake は使わない ● src/x11 または src/external 以下に NetBSD 専用 Makefile を用意して 自力で設定を書く ● Makefile が xsrc 以下のソースを参照 ● ドキュメントがほとんどない(?)ので、 自力で各 Makefile を読み解く必要がある ● xsrc/xc は XFree 3.2 で X11R6.1ベース ● xsrc/xfree/xc は XFree 4.x で X11R6.4 ベース ● xsrc/external/mit がおおむね X.org で X11R7 ベース

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Xserverの形式  モノリシックサーバー ● XFree86 では Xサーバーの全機能が 単一バイナリとしてリンクされている モノリシックバイナリ形式 /usr/X11R6/bin/XFree86 /usr/X11R6/bin/Xsun /usr/X11R6/bin/Xdreamcast とか

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Xserverの構造 「Solaris Xサーバーの概要」より https://docs.oracle.com/cd/E19455-01/806-2735/6jbubqoec/index.html ● デバイス独立層 (DIX) - クライアント要求のディスパッチ、イベント待ち行列の管理、クライ アントへのイベント分配、表示用データ構造の管理を行います。この層には、グラフィックス ハードウェア、入力デバイス、またはホストオペレーティングシステムに依存しない機能が含 まれます。 ● デバイス依存層 (DDX) - ピックスマップ、クリッピング処理用領域、カラーマップ、画面、 フォント、グラフィックスコンテキストを生成し、操作します。また、DDX 層は入力デバイス からイベントを収集し、DIX 層に渡します。この層には、サーバーで使用するグラフィックス ハードウェアと入力デバイスに依存するルーチンが入っています。 ● オペレーティングシステム層 (OS) - クライアント接続と接続認証機構を管理し、メモリの割り 当て、解放用ルーチンを提供します。OS 層には、ホストのオペレーティングシステムに依存す る機能が入っています。

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Xserverの構造 「Solaris Xサーバーの概要」より https://docs.oracle.com/cd/E19455-01/806-2735/6jbubqoec/index.html ● デバイス独立層 (DIX) - クライアント要求のディスパッチ、イベント待ち行列の管理、クライ アントへのイベント分配、表示用データ構造の管理を行います。この層には、グラフィックス ハードウェア、入力デバイス、またはホストオペレーティングシステムに依存しない機能が含 まれます。 ● デバイス依存層 (DDX) - ピックスマップ、クリッピング処理用領域、カラーマップ、画面、 フォント、グラフィックスコンテキストを生成し、操作します。また、DDX 層は入力デバイス からイベントを収集し、DIX 層に渡します。この層には、サーバーで使用するグラフィックス ハードウェアと入力デバイスに依存するルーチンが入っています。 ● オペレーティングシステム層 (OS) - クライアント接続と接続認証機構を管理し、メモリの割り 当て、解放用ルーチンを提供します。OS 層には、ホストのオペレーティングシステムに依存す る機能が入っています。

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Xserverの構造  どこかで見たような構造 ● DIX層: デバイス独立層 Device Independent X ● Xクライアントとの通信 ● イベント処理 ● 表示用データ構造管理 ● DDX層: デバイス依存層 Device Dependent X ● VRAM構造に応じたデータ処理・カラー処理 ● 表示アクセラレータ処理 ● キーボード入力、マウス入力 等

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参考: NetBSD MI/MD構造 OS共通部分 メモリ管理 タスク管理 ファイルシステム ネットワークプロトコル …… 機種共通(MI) デバイス ドライバ SCSI ATA Ethernet …… CPU 固有部 割り込み アドレス変換 …… 機種依存(MD)部 ←OSの全体の5%くらい？

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OSとXserverの関係 デバイス独立(DIX)層 Xクライアントとの通信 イベント処理 表示用データ構造管理 キーボード デバイス依存(DDX)層 DDXキーボード 入力ドライバ キーイベント処理 DDXマウス 入力ドライバ マウスイベント処理 DDXビデオ ドライバ 描画・パレット制御 デバイスドライバ マウス ビデオカード Xserver /dev/cgsix /dev/mouse /dev/kbd 物理 デバイス OS カーネル

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OSとXserverの関係  入力デバイス階層 ● キーボード固有入力データ →OSのキーボードデバイス定義に変換 →DDX層 XKeySym等のイベントに変換 →DIX層へのイベント通知 ● マウス固有 X移動, Y移動, ボタンデータ →OSのマウスプロトコル定義に変換 →DDX層 Xマウスイベントに変換 →DIX層へのイベント通知

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OSとXserverの関係  出力デバイス階層 ● ビデオカード出力 ←OSの mmap(2) や ioctl(2) による操作 ←DDX層 ピクセルVRAM表現 カラーパレット操作 アクセラレータ処理 ←DIX層 アプリ描画操作 スクリーンセーバー 等

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OSとXserverの関係  NetBSD共通コンソール wscons(4) の場合 ● キーボード入力 ● /dev/wskbd でキーコード読み出しI/Fを提供 ● マウス入力 ● /dev/wsmouse で wsmouse プロトコルI/Fを提供 ● ディスプレイ出力 ● /dev/ttyE0 で VRAMに対する mmap(2) I/F や パレット操作 ioctl(2) I/Fを提供

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OSとXserverの関係  SunOS仕様 Xsunサーバーの場合 ● キーボード入力 ● /dev/kbd で Sun固有キーコード読み出しI/Fを提供 ● マウス入力 ● /dev/mouse で sun固有プロトコルI/Fを提供 ● ディスプレイ出力 ● /dev/bwtwo や /dev/cgsix 等で VRAMに対する mmap(2) I/F や パレット操作 ioctl(2) I/Fを提供

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OSとXserverの関係（再掲） デバイス独立(DIX)層 Xクライアントとの通信 イベント処理 表示用データ構造管理 キーボード デバイス依存(DDX)層 DDXキーボード 入力ドライバ キーイベント処理 DDXマウス 入力ドライバ マウスイベント処理 DDXビデオ ドライバ 描画・パレット制御 デバイスドライバ マウス ビデオカード /dev/cgsix /dev/mouse /dev/kbd 物理 デバイス ②カーネル側ドライバを 　既存DDXモジュール 　対応の標準wscons仕様 　に書き換える ①Xserver側 DDXを 　対応する DIX および 　旧来カーネルドライバ 　仕様で動くようにする 以下のいずれでも 動作は可能

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XFree86での Xsunサーバー  NetBSDカーネルがSunOSデバイスを提供 ● /usr/X11R7/bin/Xsun が DIX, DDX すべてが入ったサーバー ● NetBSDカーネルが SunOS互換の 各デバイスI/Fを提供 ➔OS差異の部分だけ修正すればそのまま動作

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X.orgでのサーバー構成変更  モノリシックサーバー廃止・モジュール化 ● DIX部分が /usr/X11R7/bin/Xorg に ● DDX部分は個別モジュールに分割 ● xf86-video-wsfb ● xf86-input-keyboard ● xf86-input-mouse 等 ● これらは /usr/X11R7/lib/modules/drivers 以下の ダイナミックリンクライブラリとなり動的構成に

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X.orgとXsunサーバー  謎マシン存亡問題 ● モノリシック Xsunサーバーは消滅 ● NetBSD wscons: xf86-input-keyboard や xf86-input-mouse でサポート ● Solaris用に kbd, mouse, cgsix は モジュールとして書き換えた人がいる？ ● でも sun3の bwtwo や cgfour は消滅？ ➔NetBSD 8.0 でも Xsunサーバーは削除に

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NetBSD/x68k用 Xサーバー  実は8年前にも似たようなことをやっていました ● SHARP X680x0 の NetBSD/x68k 用にも X11R6 Xsun サーバーベースで書かれた X68k サーバーが存在 ● この X68kサーバーも Xsun 同様に NetBSD 8.0 以降で消滅の危機に ● OSC広島とかでの X68030 実機展示で Xサーバーが動かないとさびしいので、 2014年に X68kサーバーを見ていました

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Xnest サーバー  謎サーバー? ● モノリシックサーバー削除といいつつ、 当該のソースディレクトリを見ると 残っているサーバーがある？ ● XFree86:xsrc/xfree/xc/programs/Xserver/hw/xnest ● X.org: xsrc/external/mit/xorg-server/dist/hw/xnest ● これはなんなのか

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Xnest とは  Xserver client on Xserver? ● man は「a nested X server」という説明 ● Xサーバー上でクライアントとして動く Xサーバーの実装? ● 誰が何の用途で使っているか不明だが、 継続メンテされているということは DIX開発者用？

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X68kサーバー移植作戦  Xなにもわかりません ● Xnestのソースと X68kサーバーのソース を見比べてみる ➔初期化とか DDX⇔DIX I/Fはなんとなく同じ？ ● NetBSD/x68kカーネル側は変更なし ➔Xnestサーバーの XFree86→X.org差分を X68kサーバーにも当てれば動くのかも？？

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X68kサーバー移植作戦  ドキュメント？ なんですかそれ？ ● ひたすら xnest と X68k のソースを読む ● I/Fをエスパーするのは NetBSDカーネル のドライバを読むのと同様(?) ● サーバーバイナリビルドはクロスビルド ● テストはエミュレータで、バイナリは NFSで転送、実行時は「高速モード」 ➔キーボードまわりの XKBの差異で難儀したが 3日ほどでなんとなくXサーバー動作！

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とりあえず公式MLに報告 Subject: X11R7 Xserver for x68k Date: Thu, 27 Feb 2014 22:05:23 +0900 Hi, Last weekend I've managed to port old xfree X68k Xserver to X11R7. x68k port has not been wscons'fied (yet), so I just copied old style xsrc/xfree/xc/program/Xserver/hw/netbsd/x68k server sources to xsrc/external/mit/xorg-server/dist/hw/netbsd/x68k and put minimum changes (for Xorg API changes) to build a 'monolithic' Xserver binary like Xnest and Xvfb. Patch is here (can be applied both HEAD and netbsd-6): https://gist.github.com/tsutsui/9167958 https://mail-index.netbsd.org/port-x68k/2014/02/27/msg000043.html

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即返信  謎マシンに寛容？ Date: Fri, 28 Feb 2014 08:06:10 +1100 this sounds pretty good! ● こうして NetBSD/x68k では 8.0 以降も Xサーバー提供が継続 https://mail-index.netbsd.org/port-x68k/2014/02/27/msg000044.html

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Xsunサーバー問題  モチベーション問題 ● X68kサーバーは存続したものの NetBSD 8.0 から Xsunサーバーは消滅 ● Sun 3/80 実機は持っていたものの、 cgfour フレームバッファが認識されない 問題で手がつかず ● Sun3エミュレータ (TME) もあるが、 実機がないと作業モチベが出ない問題

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ここでようやく冒頭の Sun3/60 お歳暮展示 につながります 作業記録ということで 前ふりが長くてすいません

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Xsunサーバー再始動  太古ソースの憂鬱 ● 適当に github に push しつつ作業 https://github.com/tsutsui/xorg-server-Xsun ● 最新は Xorg 1.20 になっていたけれど 差分の少なそうな Xorg 1.10 で作業 ● X68kサーバー移植時作業メモを見ながら 機械的置き換え作業部分から開始 （記録の重要性を再認識）

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地味コミットログ

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Xsunサーバー  いつもの NetBSDクロスビルド開発 ● 2022/7/6に作業開始 ● プロトタイプ宣言不足やSun固有のcgsix などでややハマる ● 2022/7/12にクロスビルドのリンク到達 ● Sun 3/60実機がすぐテストできる状態で 置いてあったのでNFSでバイナリ転送して 雑に動作テスト

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Of course it runs Xorg on NetBSD? https://twitter.com/tsutsuii/status/1282285715267543042

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例によってキーボード入力が変？ https://twitter.com/tsutsuii/status/1282288323956887553

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クロスビルド＋エミュレータ開発再び https://twitter.com/tsutsuii/status/1282717859081154560

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クロスビルド＋エミュレータ開発再び https://twitter.com/tsutsuii/status/1282763674889777153

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Sun3/60 実機でも画面表示動作！ https://twitter.com/tsutsuii/status/1283025130692636673

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Twitterクライアント sayakaさんも! https://twitter.com/tsutsuii/status/1283063395248254976

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エミュレータでカラー表示もOK https://twitter.com/tsutsuii/status/1283367442580819968

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キーボードがまだおかしいものの 今回も公式MLに報告 Subject: X11R7'fied Xsun servers Date: Sat, 18 Jul 2020 04:12:31 +0900 Hi, Somehow I've managed to port ancient X11R6 based Xsun servers (was in src/xfree/xc/programs/Xserver/hw/sun) to recent X11R7, by mechanically adapting all MD sources to Xorg API changes as I did for X68k server back in 2014: https://mail-index.netbsd.org/port-x68k/2014/02/27/msg000043. html Sources and patches ------------------- https://mail-index.netbsd.org/port-sun3/2020/07/17/msg000157.html

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今回も即返信  いつもの安心感 Date: Sat, 18 Jul 2020 10:18:42 +1000 this is great news! ● 反対もなさそうなので作業を継続 https://mail-index.netbsd.org/port-sun3/2020/07/18/msg000158.html

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X.org 1.20対応もOK！ https://twitter.com/tsutsuii/status/1284605639587553280

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キーボードの問題は残課題にして いったんコミット Module Name: xsrc Committed By: tsutsui Date: Wed Jul 22 20:38:29 UTC 2020 Added Files: xsrc/external/mit/xorg-server/dist/hw/sun: README Xsun.man circleset.h constype.c constype.man kbd_mode.c kbd_mode.man sun.h sunCfb.c sunCfb24.c sunCursor.c sunFbs.c sunGX.c sunGX.h sunInit.c sunIo.c sunKbd.c sunKeyMap.c sunMfb.c sunMouse.c sunMultiDepth.c Log Message: Import WIP Xorg-Server-1.20'fied monolithic Xsun servers. This is based on 1.10 version imported into xorg-server.old and all upstream API changes between xorg-server 1.10 and 1.20 are applied almost mechanically. https://github.com/tsutsui/xorg-server-Xsun/commits/xorg-server-1.20 Xsun and XsunMono servers are also confirmed working with bwtwo on 3/60 and tme, and cgtwo on tme. XKB stuff is still to be resolved. https://mail-index.netbsd.org/source-changes/2020/07/22/msg119657.html

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使えるものは何でも使う https://twitter.com/tsutsuii/status/1287168421189173250

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XKB の調査  謎マシン保存問題 ● Xorg ではキーボード設定に XKB 設定を定義する xkeyboard-config のファイルが必要なのですが…… https://twitter.com/tsutsuii/status/1287754235824574465

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XKB の理想と現実  費用対効果問題 ● XKB定義には物理位置情報も必要でめんどい ● ただ、現状ほとんど使われていない？ https://twitter.com/tsutsuii/status/1289180649484517376

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調査と試行錯誤でキーボードも解決 https://twitter.com/tsutsuii/status/1289213831172898816

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Sun3/60実機でもキーボードOK！ https://twitter.com/tsutsuii/status/1289257776951123968

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モノクロサーバーサポート問題 https://twitter.com/tsutsuii/status/1289437204654075907

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モノクロサーバーサポート問題 https://twitter.com/tsutsuii/status/1289451828036300800

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モノクロサーバーサポート問題 https://twitter.com/tsutsuii/status/1291061688762957826

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モノクロサーバーサポート問題 https://twitter.com/tsutsuii/status/1291392757043302400 https://twitter.com/tsutsuii/status/1291394230707818504 ➔8bpp以下やモノクロサーバーの存在が考慮されていない？

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 秘伝のソース状態 ● コードはあって動くんだけど実機がない問題？ Xorgの中の人にもモノクロXサーバーは ないことにされているっぽい？ https://twitter.com/tsutsuii/status/1292292338778116096

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とりあえず 「まだモノクロサーバーは 動いてるので戻して」 という バグレポは出しました いいね はついたけれど それ以降音沙汰ないっぽい

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手段のためには目的を選ばないので https://twitter.com/tsutsuii/status/1292907889732907009

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まあ、これは いつものこと(?)なので 気を取り直して 残件を順番に処置

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 NetBSD/sun3 1.6 (2002年)からpmapバグってました…… Sun3/80の cgfour も修正して動作！ https://twitter.com/tsutsuii/status/1296063439954038789

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NetBSD/sun3 9.1 にも入りました！ https://twitter.com/tsutsuii/status/1318933853906456576

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余談 https://twitter.com/tsutsuii/status/1345287354521509889  2021年お正月に sun3/80の整備してテスト結果を投稿

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おまけ

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おまけ

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NetBSD/sun3 10.0 に向けて https://twitter.com/tsutsuii/status/1548203397450321921  Xorg 1.20.x の次は 21.1.x 表記に変更されたっぽい

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そして時は来た https://twitter.com/tsutsuii/status/1582732561553317888  ついに成果(?)を見せびらかす(??)機会が！！

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展示デモ用 SSD化 https://twitter.com/tsutsuii/status/1583842906267299840  過去に輸送によるHDD不調が2回くらいあったので

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展示デモ 自演ツイート https://twitter.com/teokurebsd/status/1588975470275502080  展示デモ用Twitterアカウントを久々に稼働

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展示デモ 予告動画 https://www.youtube.com/watch?v=_GTVAJPb28k  Sun 3/60 (MC68020 20MHz)からのツイートには 1分強必要

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展示デモ用 モノクロ壁紙 https://twitter.com/tsutsuii/status/1590031305642717184  書いておかないと 後で写真を見てもわからなくなる罠

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展示デモ用 sayakaさん更新 https://twitter.com/tsutsuii/status/1590313181532282881  CUI Twitterクライアント + mlterm で時空を超えたデモ

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展示デモ用 twemoji 表示確認  モノクロで unicode 絵文字も出る mlterm さん。 こちらもいつもお世話になってます

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というわけで、 ようやく実機展示デモができました！  11/12ブース風景 https://twitter.com/tsutsuii/status/1591283573239164930

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 NetBSD と Xserver と謎マシン  機種依存部⇔機種独立部I/Fがキモ  とりあえずI/F追従なら何とかなる  クロスビルド環境最強！  エミュレータもあればさらに快適  作業記録を残すことが大事！ まとめ (1)

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 むりやりBSDについても考える  Xも BSDも 30年もののコードがある ➔現状を見てる限りまだなんとかなる？ つらい？  modular化のようなモダン化改修と 旧機種サポートのトレードオフ ➔Linuxのrust化のようなことがあったらもう無理かも  BSDは良くも悪くもコンサバ？ ➔正直、マンパワーではLinuxに到底勝てない  昔のマシンで動かすことの意味 ➔非GPL組み込み用途のローエンド性能要件次第かも まとめ (2)