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← 基礎編の入口へ戻る 第5章：第2部・契約の書き方で機械が変わる

第5章　MIPS ― RISCの教科書、RISC-Vの祖先

この章のねらい。 第4章で、命令を単純にそろえる RISC の考え方を見ました。この章では、そのRISCを最初に「教科書の形」にまとめ、いまの RISC-V の祖先となった MIPS（ミップス）を訪ねます。なぜMIPSは世界中の教室で学ばれたのか。そして、なぜそれでも、私たちはMIPSではなく RISC-V を選ぶのか。歴史をたどると、序章の「契約は共有・機械は選択」と、第4章の「単純さが効く」が、ひとつの物語につながります。

5.1 RISCの二つの源流 ― バークレーとスタンフォード

1980年ごろ、「命令を単純にそろえれば、機械は速く軽くなる」という考え方（RISC）が、ほぼ同じ時期に、二つの大学で芽吹きました。カリフォルニア大学バークレー校のデイヴィッド・パターソン教授らによる「RISC-I／RISC-II」と、スタンフォード大学のジョン・ヘネシー教授らによる MIPS です。どちらも、第4章で見た「単純な命令を、たくさん、速く」を、現実の設計に落とし込んだ先駆けでした。

このお二人は、のちにこの RISC の業績によって、2017年のチューリング賞――計算機科学の最高の栄誉とされ、「計算機分野のノーベル賞」とも呼ばれます――を共同で受賞しています。お二人の名を冠した共著の教科書は、いまも世界中の教室で読み継がれる定番です。私たちがこれから当たり前のように使う RISC という道は、こうした先達が、ていねいに切り開いてくれたものでした。

ここは、あとの話につながる大事な区別です。MIPSはスタンフォード発。そして、のちに登場する RISC-V は、もう一方のバークレー発です。同じRISCの志から、二つの流れが生まれた――と覚えておいてください。

5.2 MIPSは、なぜ“教科書”になったのか

MIPSが特別だったのは、その きれいな単純さ です。命令の種類も形もよくそろっていて、第3章の流れ作業（パイプライン）に、とても素直に乗る。厨房でいえば、注文票の書き方がきっちり統一されていて、5人の手順がなめらかに流れる――そんな“お手本”のような契約でした。

この「教えやすさ・分かりやすさ」が買われ、パターソン教授とヘネシー教授による定番教科書『コンピュータの構成と設計』で、CPUを学ぶときの題材に採用されたとされます。以来、世界中の学生が、CPUの設計を MIPS で学んできました。MIPSは、いわば「RISCの教科書」になったのです。いまあなたが学んでいる「作業台・コンロ・5つの手順」も、その教科書がならした道の上にあります。

5.3 けれど、MIPSにも“関所”があった

ところが、ひとつ壁がありました。MIPSの命令セット（契約）は、特定の企業が権利を持つ proprietary（独占的） なもので、商用に使うにはライセンス（許諾）が要りました。読み物・第4章でいう「関所」です。x86 や ARM と同じく、MIPSの契約を通るにも、関所で通行料を払う必要があった。

ここで、ほかの命令セットにも目を向けておきましょう。パソコンでおなじみの x86 は、第4章で見た CISC の本流で、これもインテルや AMD など、限られた会社だけが手がける関所つきの契約です。いっぽう ARM は、じつは RISC の仲間――1980年代、バークレーの RISC 研究に触発されて、英国のエイコーン社が生み出した流れとされます。いまではスマートフォンや組み込み機器の多くで使われる、大きく成功した RISC ですが、その契約を使うにも ライセンス（許諾）が要る。つまり ARM にも、MIPS と同じ関所があるのです。この対比が、次に見る RISC-V の「関所のなさ」を、いっそう引き立てます。

序章で「契約は共有できる」と言いました。でも、その契約自体に持ち主がいると、だれもが自由には使えません。教科書で学べても、いざ自分のチップに使おうとすると、関所が立ちはだかる――これが、長らくの悩みでした。

5.4 MIPSからRISC-Vへ ― 開かれた共通語

そこに登場したのが RISC-V です。2010年ごろ、RISCのもう一方の源流であるバークレーで、「だれでも自由に使える、関所のない命令セットを」という発想から生まれました。教科書的な素直さはそのままに、契約そのものを無償でオープンに開いたのです。

そして象徴的なことに、2021年、MIPSを手がけた企業自身が、自社の道を MIPS から RISC-V へ切り替えたと報じられています。長く“教科書”とされてきた MIPS を手がけた企業が、みずから RISC-V の側へ移った、という出来事です。

RISCの系譜 ― MIPSからRISC-Vへ 1980年ごろRISCがバークレーとスタンフォードで誕生。MIPSは商用化し教科書の定番になったがライセンスの関所があった。2010年ごろバークレーで無償オープンなRISC-Vが誕生。2021年にはMIPS自身もRISC-Vへ転換した。 1980年ごろ RISC、誕生 バークレー／スタンフォード 1985年〜 MIPSが定番に 商用化・教科書 2010年ごろ RISC-V 誕生 バークレー発 大学の研究から ライセンスの関所 無償・オープン そして2021年 ― MIPS自身も、RISC-Vへ。
RISCの系譜。二つの大学で芽吹き、MIPSが教科書の定番に。ただし契約には関所があった。2010年ごろ、バークレーで無償・オープンな RISC-V が生まれ、2021年にはMIPSを手がけた企業自身も RISC-V へ向かったとされます。

5.5 設計者の視点 ― なぜ私たちは RISC-V を選ぶのか

ここまでの歴史が、そのまま設計判断の理由になります。

設計者はここで決める。 何を：自分チップの頭脳（コア）に、どの命令セット（契約）を選ぶか。どう決める：教科書的な素直さ（学びやすく、流れ作業に素直に乗る）と、無償・オープン（関所がなく、だれでも実装・検証できる）を兼ね備えたものを選ぶ。なぜ：MIPSの良さ（単純さ・教えやすさ）を受け継ぎつつ、関所がないから。だからいま、自分チップを「選んで組む」私たちにとって、RISC-V が素直な選択肢になるのです。

MIPSは、その素直さの源流であり、いわば RISC-V の祖先です。私たちがこの基礎編で使ってきた「作業台・コンロ・5つの手順」という見方も、もとをたどれば、この教科書の系譜の上にあります。

この章は、どの判断のための知識か。 命令セット（契約）の選択は、序章の“決めることマップ”でいう 「頭脳」 の根っこです。MIPSの歴史を知ると、RISC-V を選ぶ理由を「ただ流行っているから」ではなく、「教科書的な素直さ＋関所のない自由」という二つの中身で、自分の言葉で説明できるようになります。次の第6章では、その契約の書き方が、機械の「省電力」にどう効くのかを見ます。