NetBSD/luna68kの歴史解説と、LUNAでアニメGIF再生デモと ついでにPC-6001デモも作った話 / OSC2025Kyoto

オープンソースカンファレンス2025 Kyotoの「NetBSDのご紹介」のセミナーで発表した『NetBSD/luna68kの歴史解説と、LUNAでアニメGIF再生デモと ついでにPC-6001デモも作った話』のスライドです。

Transcript

1. NetBSD/luna68kの歴史解説と、 LUNAでアニメGIF再生デモと ついでにPC-6001デモも作った話 オープンソースカンファレンス 2025 京都 LUNAで動画＋音楽のマルチメディア(?)再生 Izumi Tsutsui tsutsui@NetBSD.org (Twitter): @tsutsuii 𝕏 Mastodon: @tsutsuii@social.mikutter.hachune.net
2. まずはセミナーらしく OSC東京春での 「NetBSDの解説」 と 「NetBSD/luna68kの歴史」 の再放送から
3. BSDとは？ •Berkeley Software Distribution •カリフォルニア大学バークレー校 で開発されたUNIX系OS •’70年代 UNIX研究として開発開始 •’80年代 ネットワーク機能、 仮想記憶など現代のOSの 基礎を築く •UNIXの進化と普及に貢献
4. BSD timeline (1) https://github.com/FabioLolix/BSD-Timeline/releases 1BSD 1978年3月 PDP-11 4.2BSD 1983年8月 TCP/IP
5. BSD timeline (2) https://github.com/FabioLolix/BSD-Timeline/releases 4.3BSD 1986年4月 VAX以外の 複数機種対応
6. BSD timeline (2) https://github.com/FabioLolix/BSD-Timeline/releases 4.3BSD Net/2 1991年6月 80386対応
7. BSD timeline (2) https://github.com/FabioLolix/BSD-Timeline/releases 386BSD 0.0 1992年2月 IBM-PC用 NetBSD FreeBSD
8. •Intel 80386プロセッサ向け •初のオープンソースUNIX系OS？ •4.3BSD Net/2ベース •企業や大学が主だった UNIX系OSが一般(?)の ユーザでも利用可能に •実は趣味プロジェクト だった、という話 386BSD
9. •いずれも386BSDをベースとした パッチ集として開始  FreeBSD ➔ 性能重視、x86 PCをターゲット  NetBSD ➔ 設計重視、全CPUをターゲット NetBSD, FreeBSD
10. •“Of course, it runs NetBSD” ➔特定の機種に依存しない設計 •“Reasonable Goal” ➔性能より「理にかなった」設計 •仮想記憶やデバイスドライバ等の 一貫性を持つインタフェース設計 NetBSDの特長　
11. •いろんなCPUやデバイスで動く ➔組み込み系での採用例が多い NetBSDの特長　 https://www.ricoh.co.jp/-/media/Ricoh/Sites/co_jp/pdf/34211809/pro-8420y-8420ht-8410y-8410ht.pdf
12. NetBSD 10.1でのサポート機種 トップページはいったんこれだけ 変なマシンばっかり載せてると 「NetBSDって古いマシンでしか動かないんですよね？」 とか言われるのが嫌、という一部の中の人の主張が…… https://www.netbsd.org/
13. NetBSD 10.1でのサポート機種 トップページはいったんこれだけ 変なマシンばっかり載せてると 「NetBSDって古いマシンでしか動かないんですよね？」 とか言われるのが嫌、という一部の中の人の主張が…… https://www.netbsd.org/ 本題(?)は ここを クリック
14. NetBSD 10.1でのサポート機種 “Tier I”機種 まあ、これも一部古いですが…… https://wiki.netbsd.org/ports/
15. NetBSD 10.1でのサポート機種 “Tier II”機種 一応これだけのリリースバイナリがあります（50機種？） https://wiki.netbsd.org/ports/
16. NetBSD port maintainer  私 (tsutsui@NetBSD.org) の担当分
17. NetBSDの特長　 FreeBSD Press No.12「NetBSDとMI構造」 •「どんなマシンでも動かせるような 　　実装になっている」 　ということが本質 •「いろんなマシンで動く」 　というのは 　「どのマシンに対しても 　　適用できるよう実装する」 　ということの結果に過ぎない http://www.ceres.dti.ne.jp/tsutsui/netbsd/doc/NetBSD-MI-design.html
18. NetBSD/news68kは 「プログラミング わからん」 と言いながら 約半年で 移植できました
19. NetBSDサポート機種数の推移 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 0 10 20 30 40 50 60 5 4 3 3 1 4 4 9 12 7 1 2 1 2 1 0 0 0 1 NetBSD ports removed merged kept added YEAR Number of Ports
20. NetBSD移植バブル期 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 0 10 20 30 40 50 60 5 4 3 3 1 4 4 9 12 7 1 2 1 2 1 0 0 0 1 NetBSD ports removed merged kept added YEAR Number of Ports
21. NetBSD全盛期  手段（移植）のためには目的（機種）を選ばない •「どんなマシンにも適用できる設計」 bus_space, bus_dma, wscons, newconfig 等々の機種に依存しないデバイス実装API ・独自ベンダーH/Wの隆盛と淘汰 PC以外のマシンもそこそこ入手可能に 「このマシンでもNetBSD動くんじゃね？」
22. かつての NetBSD 移植バブル  20数年前の全盛期のNetBSD ・1997年 bebox ・1998年 newsmips macppc next68k sparc64 ・1999年 mmeye evbsh3 hpcmips news68k From Japan From Japan From Japan From Japan From Japan From Japan From Japan
23. かつての NetBSD 移植バブル ・2000年 luna68k arc prep cobalt amigappc arm26 sgimips mipsco dreamcast ・2001年 hpcsh sandpoint hpcarm netwinder sun2 cesfic algor cats evbppc amd64 playstation2 evbarm From Japan From Japan From Japan From Japan From Japan From Japan
24. かつての NetBSD 移植バブル ・2000年 luna68k arc prep cobalt amigappc arm26 sgimips mipsco dreamcast ・2001年 hpcsh sandpoint hpcarm netwinder sun2 cesfic algor cats evbppc amd64 playstation2 evbarm From Japan From Japan From Japan From Japan From Japan From Japan
25. LUNAとは  よしだともこ先生のブロクより LUNAというのは、1980年代から1990年代 の初めごろにかけて、京都に本社を持つ オムロン株式会社が発売していた、 UNIXワークステーションの名前です （その当時、私はこの会社のUNIXワークス 　テーション開発部門で働いていました）
26. LUNAとBSD  4.4BSD/luna68k •純正OSは 4.3BSDベースの UniOS-B ▶SystemVベースの UniOS-Uもあり •前述の4.4BSDには LUNAサポートの 　ソースコードあり ▶OMRONの藤田さんがバークレー校で作業 ➔「次はLUNAですね」とNetBSD開発者に 狙われたのは自然な流れでした
27. NetBSD/luna68kの歴史①  25番目(?)のNetBSDサポート機種 •2000年1月5日に本家CVSコミット •12月のNetBSD 1.5 で正式リリース 　（ソースコードのみのリリース） ところが……
28. NetBSD/luna68kの歴史②  カーネル起動問題 •LUNAの ROM上のファームウェアが HDDファイルシステム上の a.outバイナリカーネルを 直接ロードするというブート方法 •2002年の NetBSD 1.6 において 　バイナリが ELF形式に移行 ➔ NetBSD/luna68k 1.6 以降 「カーネルがロードできない」問題
29. NetBSD/luna68kの歴史③  動くマシンがなくても…… •NetBSD 1.6 以降リリースバイナリは 　クロスビルドで作成される ➔起動できなくてもメンテは継続 https://mail-index.netbsd.org/source-changes/2007/03/04/0005.html
30. 復活は OSC2011関西＠京都  NetBSD/m68k Never die! ・元々は「MC68030 workstation コラボ展示」 ・ご当地ということで LUNAをサプライズネタに 詳細はこちら http://www.ceres.dti.ne.jp/tsutsui/osc2011kyoto/index.html
31. NetBSD/luna68k復活への道  勢いだけの展示ネタでした •4月のOSC神戸でX68030 と ATARI TT030 を展示 ↗ → •「次は京都だからLUNAか」と、 　過去MLで見かけた方にお願いして 　LUNA実機を貸していただく •ELF→a.outバイナリ変換を用意し、 　SCSIドライババグを1つ修正して、 　それだけで無事に復活！
32. •抽象化されたインタフェース実装 再び NetBSDの特長　 https://social.mikutter.hachune.net/@osa_k/112066453265169340
33.  OMRON関係の方々に予想以上の反響 ・実行委員長のよしだともこ先生に感激いただく ・2日目にLUNAグッズを持ってきてくれた方も http://twitpic.com/5qeizb http://movapic.com/ebijun/pic/3812352 OSC京都展示での反響
34. 展示デモ準備問題 •「動きのあるデモ」を用意するのは 事前の準備が結構大変 ▶それ以前にカーネルをいじったり Xサーバーを直したりしてるので…… https://x.com/tsutsuii/status/87488682424139776
35. OSC京都 2013年 https://twitter.com/tsutsuii/status/363490195179442176 mlterm + LUNAで Twitter / mikutter
36. Twitter TL展示デモ •2013年から「LUNAでTwitter」 Twitterタイムライン表示のクライアントさえ動けば 事前コンテンツ作成不要で 動きのあるデモが手軽に •mlterm-fb によるコンソール日本語表示と Ruby製CUIクライアントtwから始まり、 sixel対応 CUI mikutter や CUIクライアント sayakaさんなどが展示デモの定番に LUNAで初めてTwitterの User Streamが動いた画面→
37. OSC京都 2014年 https://twitter.com/tsutsuii/status/363490195179442176 「今年はカラーだ！！！」by CUI mikutter
38. Twitter終了問題 •2019年夏にTwitterのAPI公開が終了 •その後もMastodon (by nanotodon)や Misskey (by sayaka) といった CUIクライアントでSNS展示デモを継続 →詳細は2024年のOSC京都セミナースライド参照 https://speakerdeck.com/tsutsui/osc2024kyoto
39. OSC京都 2019年 Mastodonタイムライン by nanotodon
40. OSC東京 2025年春 nanotodon + sayaka SNS×2 タイムライン
41. SNS認証重い問題 •16MBの初代LUNAだと認証や画像表示が 重くてちょっとキツい https://x.com/tsutsuii/status/1893540994148434253
42. タイムライン垂れ流し 以外の展示デモ も なにか考えるべき？ というのは 少し試行錯誤してました
43. OSC京都 2023年 X.org 256色サーバーで MPlayerとか
44. 動画もイケる？ •LUNA-II は RAM 64MB 256色対応 •640x480のDoomは「やや遅いかな？」 くらいで一応ゲームっぽく動く •MPlayer動画も 384x216 10fps 音声無し だとなんとか動画っぽく再生はできる •しかし、初代LUNAの RAM 16MB かつ モノクロXサーバーだと別の困難が……
45. モノクロ対応Xアプリ？ •そもそもモノクロ対応のXアプリが少ない ➔GTKとかだと256色でも動作が怪しい •心当たりは xearth, xmris とか •ウインドウマネージャーもtwmくらい？ •AIに聞いてもこんな感じ
46. なぜモノクロ対応の Xアプリが少ないのか という理由について
47. 8 bpp フレームバッファの場合 8 bpp：１ドット＝１バイト | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 00 FF FF FF FF FF FF FF FF 00 00 00 00 00 FF 00 00 FF FF FF FF 00 00 00 00 FF FF FF FF FF FF FF •画像データは256色なら1ドット=1バイト フルカラーなら1ドット=3バイト •VRAMの読み書きは 1バイト単位 ➔事前に256色減色すればなんとかなる
48. 1 bpp フレームバッファの場合 1 bpp：１ドット＝１ビット |0 1 1 1 1 1 1 1|1 0 0 0 0 0 1 0|0 1 1 1 1 0 0 0|0 1 1 1 1 1 1 1| | 7F | 82 | 38 | 7F | •256色 1ドット=1バイト の画像でも 1ドットずつ1バイト中の8ビットに詰める という操作がVRAMアクセスで必要 ➔通常アプリはこれをXサーバーにお任せ つまり、描画するたび重い変換が走る？ ★モノクロ対応アプリは自前で1 bppデータを持ってる？
49. 試しにアニメGIFを動かしてみると •シンプルが売りの viewer の sxiv で モノクロのアニメGIF再生を試すと…… ▶モノクロ化済み 360x480 アニメGIFでも 1フレームあたり約15秒かかる (15spf) ➔紙芝居ですらない https://x.com/tsutsuii/status/1754568027902030066
50. 1989年製のアプリでも……? •モノクロ対応のビューア xv では？ •モノクロ画像を連続表示をさせてみても 画像を1枚開くたび10秒以上待たされる ➔実装を見ると、モノクロ画像の表示でも Xサーバー側が 1 bpp の場合は 無条件で 1 bpp ディザ変換が走る？ Dithering with ’black’ and ’white’
51. 変換なしで表示するには？ •画像データを 1バイト=8ドットの形式で 持てば、VRAMへコピーだけで済むはず？ •おもむろに ChatGPTに書かせてみながら 聞いてみると、以下でイケるっぽい (1)gif libのライブラリで 8 bpp 形式で画像を読む (2)それを 1 bpp （1バイト=8ドット）形式に変換 (3)XCreateImage(3) で depth=1 のXImage を生成 (4)そこから XCreatePixmap(3) と XPutImage(3) で depth=1 の pixmap を生成 (5)その pixmap を XCopyPlane(3) で描画指示 等々
52. https://social.mikutter.hachune.net/@osa_k/114744633499202040 ChatGPTコーディング？
53. ChatGPT活用法？ •「とりあえずこんなふうにすれば動く」 （かもしれない）というものは出る •Xlibアプリ等の「全然知らない」分野で 素人実装のサーベイ時間節約には有効 （いわゆる「心が折れる」を防げる） ➔ウインドウのタイトル表示の方法とか ➔フレーム待ち実装も nanosleep(2) より select(2) が良い、とかも教えてくれる •が、実装の理解とレビューは必須で、 だいたいは自分のスタイルで書き直しに
54. monoGIFPlay •とりあえずGitHubに上げてあります https://github.com/tsutsui/monogifplay
55. monoGIFPlay動作例 •テストは 24MB の sun 3/60 上でした （なんかすいません） https://x.com/tsutsuii/status/1931318846843203982
56. 1 bpp Xserver 特有の挙動 •「X座標位置により描画速度が変わる」 理屈がわかればそうなんですが、ちょっとびっくり https://x.com/tsutsuii/status/1931318846843203982
57. animegif2mono •同様に「アニメGIFモノクロ化」ツール もChatGPTに聞きながら作りました https://github.com/tsutsui/animegif2mono
58. ChatGPT活用事例 その2 •減色2値化アルゴリズムを出してくれる •アニメGIF書式とか giflib APIとかも ちゃんと教えてくれる （=いずれも世間の実装でたくさんあるから） •ただし 必ずしも最適解ではない場合も ➔指示してないところまで変更してしまい 動かなくなったりする •「展示デモ用にとりあえず動くもの」 「経験のないライブラリの使い方勉強」 というケースではやはり有効
59. 展示デモに向けて •いろんなサイズ・フレーム数でGIFを作成 •24MB sun3/60 だと 600x760 64 frame つまり 3.6MB くらいは再生可能 •16MB LUNA だと、カーネルも削れば 900×500 53 frame の 3MB でも可能？ ➔「マルチメディア」ということで、別で作った PC-6001デモのPSG曲と合わせて以下で ①「一千光年」で筆を手に走る初音ミクさん ②「投稿がしたいのに」の初音ミクさん ③宇宙戦艦ヤマトを熱唱する花梨先輩
60. https://x.com/tsutsuii/status/1951413998546722865
61. https://x.com/tsutsuii/status/1949330944076468448
62. https://x.com/tsutsuii/status/1931318846843203982
63. 今回も最後にむりやり LUNAと PSGと PC-6001
64. 前提知識 https://x.com/tsutsuii/status/802351863836250112
65. OSC2016京都展示 https://twitter.com/ebijun/status/758858671329726464 サブCPU Z80で P6ドライバPSG演奏
66. というわけで NetBSDとは直接関係なく いろんなOSCで LUNAと一緒に PC-6001も持っていってます
67. 京都向け展示デモ作成の流れ •LUNAのアニメGIFデモとしていい感じに 再生できそうなループアニメを探す •ニコニコ動画とかから探してくると、 絵が動いてるだけだとなんかさびしい •動画合わせで音楽も鳴らしたくなる •LUNAのPSGで鳴らすべく採譜してみる •採譜試聴でエミュレータのPC6001VX上 でPSGドライバを動かして鳴らす •ついPC-6001上でもデモを作りたくなる ➔PC-6001 SCREEN 4 のVRAMも1bppなので！
68. https://x.com/tsutsuii/status/1949350283764494629
69. https://x.com/tsutsuii/status/1951228411420213473
70. 一千光年 feat. PC-6001 •2024年KOFに続きPSG曲の採譜をやってみて、 今回は和音アルペジオとかの新しい表現に チャレンジして、レベル上がった気がします ↓ミクさんの「あ〜」（ピンク）とベース（緑）で2音使ってしまっているので 残り1音（青）で間奏部分の和音とハープ伴奏を鳴らしているところ
71. 一千光年 feat. PC-6001 •PC-6001 SCREEN 4 (256x192 モノクロ) の おける白黒NTSC信号の特性を利用した 「にじみカラー」がきれいに出てちょっと驚き ➔奇数座標ドットを黒、その隣を白、といったドット 配置の調整で、ある程度 緑/薄紫 の発色制御が可能
72. •「どんなマシンでも動く設計」 •「移植のためには機種を選ばない」 ➔LUNAを始めとしたマイナー機種も 個人レベルでメンテ可能 •モノクロXサーバーでアニメGIF ➔AIを使って学んでデモアプリ実装 •PC-6001デモ駆動開発？ ➔これも一種の「マルチメディア?」 まとめ