在Lemote Yeeloong笔记本电脑上使用OpenBSD与“龙”共舞

# 与龙芯一同驾驭困境：Lemote Yeeloong 笔记本电脑与 OpenBSD 来源：http://oldvcr.blogspot.com/2026/06/working-around-dragons-with-lemote.html 看啊：自由软件宗师 ([Wikimedia Commons](https://commons.wikimedia.org/wiki/File:GNU_and_Stallman_2012.JPG))！ (摄影：Habib Mhenni，CC BY-SA 3.0。) [图片链接](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgwr0Vsnj1UuAJWn229_mBMPRg6E4JpX_jhbOUQTo00gTSHpVXRCDmY3SzMr9Qs46tAMdlzSXJFn5C8PLbPkKtn4_GtyIB-ytyD_h9b9u0-r0S_fL4IVoMLVt7RBO9OkQZ3ahw4p1ybokI3ucnJ3avc2dkFUGatYUTsPfvFEY2-cazKJSjes73VfqThHZ8/s2348/stallman-lemote-2.JPG) 真正的启迪唯有通过完全自由的计算机体验方能获得，或许吧！虽然每个极客对理查德·斯托曼都各持己见，但无人能否认他言行合一。瞧，他面前的这台笔记本电脑是特意挑选的 ([stallman.org](https://stallman.org/stallman-computing.html))，因为它可以在没有二进制 blob、无需任何无法检查或自行替换的固件的情况下运行，并搭载他选择的完全自由操作系统。它采用中国自主研发的 MIPS64 衍生芯片，这无疑只是散热片上多了一层点缀。 就我个人而言，它*是*一个 MIPS 家族的系统，这意味着我的独特笔记本电脑收藏中必定需要一台。而且既然它可以运行 OpenBSD ([openbsd.org](https://www.openbsd.org/loongson.html))…… [图片链接](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi_PEsqW8VftbO1NCiHEA1tDfvCKoOwVwm-yUekHLj7d83nI1eWzQKMzRZSCqv_Waqvj9b4mOLSDrimI79mlxGWi5zBFBaYhH97KMCMhSX3eL6BCvb-uk4ceKv6hlGPeXou0jWsS3vqnpOpPeQe8bYZrk4kgkb81UNnE8YKy8414vmsNGZgJAeSWaKvJZU/s4080/PXL_20260616_023339279.jpg) ……这似乎是一台电脑就能让人在两个方向上被“极客钓鱼”的好方法：因为我主要使用 NetBSD 作为我偏好的 BSD 和服务器操作系统，我觉得这也是一个很好的机会，可以在一个高度便携的上网本上，通过一种不常见的平台来学习 OpenBSD。当然，像往常一样，整个过程比我想象的要漫长得多，而我坚持不走寻常路（比如强迫它从 SD 卡槽启动）更是让情况雪上加霜。但在我们开始之前，先聊聊为什么这台机器会有一颗中国 MIPS 衍生芯片。 当然，这并非我们首次接触 MIPS 笔记本电脑；一篇经久不衰的文章是关于 IBM 的 MIPS“非 ThinkPad”笔记本电脑 ([oldvcr.blogspot.com](http://oldvcr.blogspot.com/2022/09/the-mips-thinkpad-kind-of.html))，MIPS 也曾用于我们几台 Sun Ray 笔记本电脑，包括一台可以轻松获得 root 权限的 ([oldvcr.blogspot.com](http://oldvcr.blogspot.com/2023/04/of-sun-ray-laptops-mips-and-getting.html))。但这是洪水法轨道总部迎来的首台 64 位 MIPS 笔记本电脑，无疑也是最小的，而其处理器的来源则更为有趣。值得一提的是，虽然该系列后来的芯片在英文资料中相对详细，但早期型号大多只有中文资料，而我翻译中文的能力甚至比我的日语水平还差。然而，这些早期芯片正是“为什么”的答案所在，所以我会尽力而为。当中文原始资料与西方二手报道存在出入时（且存在*很多*不一致之处），出于明显原因，我通常倾向于前者的说法。请谅解由此可能产生的不准确之处。谢谢。 [图片链接](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiTiEGoRduGR-GFGy9pI_SZUDn6gnoSGdhvN23gd_0PVd8fz_vIkhHc3vuTSnif0gTHxgTLak9FgDMwED9j4Fjedz16tWe68_zsl8Fb7PRfuz9crlkMh_h_TqZPLziFfMOZRgNX1bGcQjmy8yAmjeNAQXFxQj1VLUo0yzpzkF7JxLKDzphqutE66XmWRYU/s2048/fyp4.jpg) 中华人民共和国长期以来一直将本土技术作为摆脱外国利益控制的优先事项，尽管早期的电子领域努力主要集中在国防上。这一情况在 1980 年代发生了巨大变化，当时中国政府意识到自己正被诸如美国战略防御倡议等新进展甩在后面——该倡议除了在天空中摧毁核弹外，还通过 SDI 组织向基础科学研究投入了大量资金，苏联、日本和欧洲也有类似的并行努力。最高领导人邓小平以“863 计划”作出回应，该计划以其成立日期（1986 年 3 月）命名，当时多位科学家和工程师在他的明确支持下正式向中国政府提出。据称他在报告上批注：“此事要尽快决定，不可延误。”该计划正式名称为“国家高技术研究发展计划”，聚焦于多个领域的通用科技应用，包括生物技术、航天、激光、自动化、能源、新材料和信息技术，时间跨度为十五年。它作为第七个五年计划及后续五年计划的一部分成为国家政策，到 1988 年已成为国家首屈一指的工业研发计划。 尽管领导层对半导体抱有浓厚兴趣，但外国处理器设计在 1990 年代仍主导着中国市场；缺乏尖端制造和设计能力使得早期行业领先地位难以逾越，到新千年伊始，ARM 和英特尔等老牌玩家在大陆市场占据了主导地位。因此，尽管先前存在更有限的本土微处理器设计和仿制品，但一个在某种意义上能与市场领导者竞争的中国自主开发 CPU 却花了几十年才出现。2001 年，中国科学院计算技术研究所在首席架构师胡伟武的领导下，开始着手研制一款性能更高的芯片，作为他们自己的尝试，由第十个五年计划和持续进行的“863 计划”资助，该计划在江泽民领导下已转变为长期研发管道。 官方名称为“龙芯”，通常按拼音音译为 *Lóngxīn*，意为“龙的核心”，但开发者给了它一个听起来相似的音译 *Gǒdsón*，这听起来有点像“狗食”或“狗粮”——然而，我注意到中文里有很多双关语，而一个拿着词典和语言学学位的白面小子很可能无法准确诠释这一点。假设有这个含义，这种有意的贬抑可能源于给孩子取坏名字以躲避邪灵伤害的古老迷信，这样新芯片就能安然度过其幼年期，但也与“吃自己的狗粮” ([维基百科](https://en.wikipedia.org/wiki/Eating_your_own_dog_food)) 的概念契合。 [图片链接](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEheiG6Ow8y1ZHwu9Mvu-QbseyX5dC2Wb6zfHZFsdqoyjylKQdltu2L8XhSQfF_fhEDPCNn8A6vUo2qShuy7-SrGwfnb6F1sfTjP4IwqIMEIe8sBiU0HWanrS0yQAjlM-HadSsG8mymzFcHLTK1F2g8GhBPR792XWwhb3rgZk3_ginmivCwOVujuzqUTU1E/s3231/g-1.jpg) 为了让“狗剩”快速起步，计算所的设计人员评估了现有架构，并选择了 32 位 MIPS II：它广为人知且通常无专利障碍，仍有软件支持，并且不会（至少最初不会）迫使他们挤入拥挤的 x86 领域。然而，由于芯片始终旨在商业化，项目经理认为设计必须产生可防御的知识产权；因此，当时*仍处于专利期*的 MIPS Load/Store Left/Right Word ([微软博客](https://devblogs.microsoft.com/oldnewthing/20180409-00/?p=98465)) 非对齐内存访问指令被从规范中移除。利用这个规范，团队得以开发模拟器，并于 2001 年 8 月 19 日（其“生日”）首次启动 Linux。最初的论文（上方图片标题为“Godson-1 通用 CPU 芯片的研究与开发”）描述了“微架构中的大胆创新”（他们的话），例如动态流水线和通过早期形式的非执行位来缓解缓冲区溢出的硬件机制，这在 MIPS 架构 CPU 中是首次。 设计逐步从 Verilog 仿真推进到低速 FPGA 原型，随后进一步优化以进行流片，最终进入早期硬件（右下角可见：原型逻辑板、芯片和迷你塔式完整系统）。 最终的 Godson-1 于 2002 年 9 月 28 日由北京龙芯中科技术有限公司（BLX IC Design Corporation Ltd.，计算所与江苏中意集团的合资无晶圆厂企业）正式发布。它包含四百万个晶体管，芯片面积为 4 毫米见方，由上海中芯国际采用 180nm 工艺、六层金属制造；通过从其定制主板加倍时钟信号，其七级流水线运行频率高达 266MHz，功耗低于 1 瓦（200MHz 时为 0.4W）。每个指令和数据 L1 缓存为 8K，支持寄存器重命名（但仅限整数，来自一组额外的八个寄存器）、分支预测、动态调度和乱序执行，带有一个内存访问单元、两个定点单元和两个浮点单元（支持有限形式的 SIMD）。与 SGI MIPS 不同，Godson-1 仅运行小端模式，并提供了 Red Hat Linux 7.1 和 VXWorks 的移植版本。设计人员估计，在 200MHz 下的性能与当时五年前的 SGI O2（采用 180MHz R5000）相当，但由于缺乏 L2 缓存支持、节点尺寸较大以及电路设计相对简单而受到限制，但它确实存在、确实在制造，并且能运行真实代码。 Godson-1 的成功推出自然令其大陆支持者和中国政府欣喜，但有一家公司*并未*微笑：MIPS Technologies（此前于 1998 年 3 月由前所有者 Silicon Graphics 分拆出来，专注于嵌入式市场）。MTI 的强烈不满源于 BLX 将 Godson-1 宣传为“类似 MIPS”，尽管它既没有 ISA 许可，也无权使用该品牌，且不直接兼容。然而，他们的反对并未阻止 AMD 于 2003 年 12 月与 BLX 在北京联合开设研发中心，以生产基于 Godson-1 和（获得 MIPS 许可的）Alchemy Au1500（我们 Sun Ray 2 笔记本电脑 [oldvcr.blogspot.com](http://oldvcr.blogspot.com/2023/04/of-sun-ray-laptops-mips-and-getting.html) 的主要芯片）的瘦客户机。虽然 Godson-1 本身在网络计算机中应用有限，但其 GS232 核心随后成为众多后续嵌入式核心以及耐热和抗辐射变体的基础。 [图片链接](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEinMhqrvtx113sa0THzmrgpos__pwbip7VGpJtW0Ho-YuyrBznDKAQbikigD61TGEVftUeMNiAruNZ1UmdzF6kFyJnhUf67eLfmtAH-5T9GNqfbdNi3wQZx1yDrwubtlBq-Y0LhLr5su4uMUg5q1P6AafUf7QSIAa2nfGR2TB4GkiwsAriTkuMFrSocvhU/s4338/godson2uarch.png) 与此同时，计算所早在 2002 年就开始了更适用于个人电脑的 64 位版本的开发，升级到 MIPS III，其设计类似于 1995 年的 R10000。在 2005 年接受《微处理器报告》采访时，首席架构师胡伟武指出其预期用途是作为“极低成本 PC”的 CPU，使大多数中国人买得起，运行“高端嵌入式应用和低端桌面应用”。新的 Godson-2 为 4 路超标量，支持乱序执行，采用更长的九级流水线以获得更高时钟频率，加上 64K 四路组相连的指令和数据缓存，64 项转换后备缓冲区（从 48 项提升），各 64 个通用寄存器和浮点寄存器以实现更有效的寄存器重命名，以及高达 8MB 的外部 L2 缓存支持，同时保留了 Godson-1 的每页非执行位。扩展的分支预测硬件以 4K 项分支历史表、9 位全局历史寄存器、四项返回地址栈和 16 项分支目标缓冲区补偿了更大的流水线延迟，但相同的单内存访问单元和双整数/FPU 单元得以保留，并增加了自定义 SIMD 指令，不幸的是这些指令与基本 MIPS ISA 冲突。 Godson-2 的第一次迭代（事后称为 Godson-2A）因寄存器文件实现问题在流片时失败，需要更换为自定义实现，并于 2003 年作为 Godson-2B 推出。Godson-2B 由中芯国际采用相同的 180nm 工艺、六层金属制造，尽管计算所持续（尽管有所减少）使用标准单元，导致其晶体管数量比更精简的设计可能所需的更多，13.5 百万晶体管的芯片相应扩大至 6.7mm x 6.2mm。它最高可运行在 500MHz，功耗约 4W（400MHz 时为 2-3W）。 Godson-2B 发布后经历了不稳定的演进。Godson-2C 于 2004 年 10 月进一步精简设计，据报道运行速度约快三倍，但 Godson-2D 计划中的 130nm 工艺缩减出现了严重的流片问题，同样未能投入生产。到 2005 年，情况已变得“绝望”（胡伟武的话），团队决定直接跳跃到 90nm 以跟上步伐，并引入意法半导体作为合作伙伴和设计顾问。2006 年 3 月的新芯片晶体管数量激增至 4700 万，芯片面积为 6.8mm x 5.2mm，但工艺缩减使芯片首次达到 1GHz，功耗仅约 5W。通过移除非执行位逻辑节省了芯片面积，并通过片上 512K L2 缓存和集成的 DDR 内存控制器获得了额外性能。 Godson-2E 的进步最终使其足以按胡伟武和计算所的计划驱动低成本国产计算机，2006 年 6 月又成立了一家合资分拆公司，这次由计算所与新伙伴江苏梦兰集团合作：江苏航天龙梦信息技术有限公司（Lemote Tech Co., Ltd.），简称龙梦。龙梦的首个计算机产品是 10 月推出的小型台式机福珑 2E，采用意法半导体制造的 CPU，主频为 667MHz 以提高良率。它旨在低成本快速上市，使用现成组件，配备 256MB DDR SDRAM、Realtek 8139D 以太网、40 或 60GB IDE 硬盘、四个 USB 2 端口和 ATI Radeon 7000 GPU。值得注意的是，福珑运行中文本地化的 Linux，并采用修改版的开源 PMON 引导加载程序，我们稍后将进一步讨论。 [图片链接](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjukNucyNLvh7iU6ijTqZlK0FJZQnDALW9VlBZnW9582fk5jVdAkCt9zV3m6kZtC7MobaK4d9IsDE_p8_79IZjCneWGb6RVDPrOb854oolGjIaxh7SVHiIyux4hsL4iZ_lsB9P07wnj1_JH3QwqkwDQqUVlMrjwWG-VOV3taterXdXcPg_kxkd-66q1Ng8/s2000/stls2f02.jpg) 随着新产品和新公司的出现，该芯片家族也迎来了新的商业品牌——*Loongson*，使用相同的中文字符，但更接近规范音译，并明确采用龙主题进行普通营销。事实上，用于书写“福珑”的汉字暗示了“龙之祝福”的含义（再次提醒，白面小子警报，不要过于认真对待我的任何翻译）。“Godson”名称仍作为其学术名称保留。 意法半导体于 12 月正式买断该芯片，投入 3000 万人民币与计算所和 BLX 合作，并支付每单位版税，签订五年独家协议。合同条款允许他们生产 Loongson-2E 和即将推出的 Loongson-2F，但 2E 基于 FPGA 的 Bonito 北桥芯片在大批量时生产成本高昂，只有福珑 2E 实际使用了该处理器。Loongson-2F 通过集成修改过的 Bonito 北桥和 133MHz PCI-X 控制器解决了这个问题。