FPGA開発日記

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128bitまで対応したRISC-VエミュレータでLinuxが動く (しかも超高速)

RISC-V

シレっとRISC-Vメーリングリストに投稿されたこれ、QEMUの開発者でもあるFabrice BellardがRISC-Vの128bitモードまで対応したエミュレータを開発したという話だ。

RISCVEMU

groups.google.com

ダウンロードとビルド

ダウンロードしてみるとソースコードの量も少なく非常にシンプル、こんなのでRISC-Vをサポートしてしまうのか。

makeを一発叩くだけでビルドできるのだが、私の環境の場合ではfreadのエラーを回避するためにオプションを若干変更する必要があった。

gcc -O2 -Wall -g -Werror -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -D_LARGEFILE_SOURCE -MMD -DCONFIG_VERSION=\"2016-12-20.1\" -DMAX_XLEN=32 -c -o riscvemu32.o riscvemu.c
riscvemu.c: In function ‘bf_read_async’:
riscvemu.c:2659:17: error: ignoring return value of ‘fread’, declared with attribute warn_unused_result [-Werror=unused-result]
                 fread(buf, 1, SECTOR_SIZE, bf->f);
                 ^
riscvemu.c:2668:9: error: ignoring return value of ‘fread’, declared with attribute warn_unused_result [-Werror=unused-result]
         fread(buf, 1, n * SECTOR_SIZE, bf->f);

以下変更内容。

# CFLAGS=-O2 -Wall -g -Werror -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -D_LARGEFILE_SOURCE -MMD
CFLAGS=-O2 -Wall -g -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -D_LARGEFILE_SOURCE -MMD

riscvemu32, riscvemu64, riscvemu128の以下の3つのファイルが作成される。デフォルトではriscvemu64がriscvemuにシンボリックリンクが通されていた。

riscvemuを動作させる

riscvemuの実行方法

通常はバイナリファイルのみを指定する。こちらは既に提供されているrv128test.binの実行結果。

$ ./riscvemu rv128test.bin
RISCV dynamic base ISA change:
RV64I:  max register value=18446744073709551615
FP64:   sqrt(2)=1.414213562373095
RV32I:  max register value=4294967295
FP32:   sqrt(2)=1.414213

Power off.

risvemuを利用したSimple Linuxの起動

次はLinuxだ。Linuxのブートローダとファイルシステムもダウンロードしてくる。

RISC-V boot loader, Linux kernel and disk image: diskimage-linux-riscv64-2016-12-19.1.tar.gz.

シンプルなディスクイメージと、Fedoraのディスクイメージがアップロードされていた。 ブートローダとファイルイメージを指定するだけで起動することが出来る。

./riscvemu diskimage-linux-riscv64-2016-12-19.1/bbl.bin diskimage-linux-riscv64-2016-12-19.1/root.bin
              vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv
                  vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv
rrrrrrrrrrrrr       vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv
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rr                vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv
rr            vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv      rr
rrrr      vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv      rrrr
rrrrrr      vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv      rrrrrr
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rrrrrrrrrr      vvvvvvvvvvvvvv      rrrrrrrrrr
rrrrrrrrrrrr      vvvvvvvvvv      rrrrrrrrrrrr
rrrrrrrrrrrrrr      vvvvvv      rrrrrrrrrrrrrr
rrrrrrrrrrrrrrrr      vv      rrrrrrrrrrrrrrrr
rrrrrrrrrrrrrrrrrr          rrrrrrrrrrrrrrrrrr
rrrrrrrrrrrrrrrrrrrr      rrrrrrrrrrrrrrrrrrrr
rrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr  rrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr

       INSTRUCTION SETS WANT TO BE FREE
[    0.000000] Linux version 4.6.2-00042-g8493175-dirty (bellard@localhost.localdomain) (gcc version 6.1.0 (GCC) ) #2 Mon Dec 19 23:12:51 CET 2016
[    0.000000] Available physical memory: 252MB
[    0.000000] Zone ranges:
[    0.000000]   Normal   [mem 0x0000000080400000-0x000000008fffffff]
...
[    0.380000] devtmpfs: mounted
[    0.380000] Freeing unused kernel memory: 56K (ffffffff80000000 - ffffffff8000e000)
[    0.380000] This architecture does not have kernel memory protection.

Welcome to RISCVEMU (64 bits)
sh-4.3#

ちなみに、この起動30秒もかかっていない。こんなに高速にLinuxの起動をエミュレートすることが出来るなんて。。。

lsするとhello.cもある。これをRISC-Vバイナリとしてコンパイルすることも出来る。

sh-4.3# ls
hello.c  readme.txt  rv128test.bin
sh-4.3# cat hello.c
/* This C source can be compiled with:
   gcc -o hello hello.c
*/
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    printf("Hello World\n");
    return 0;
}

sh-4.3# gcc hello.c -o hello
sh-4.3# ./hello
Hello World

ただしこのイメージ、シャットダウンが出来ん。どうしたらいいの。。。

Fedoraのディスクイメージでの起動

ブートローダはRISC-Vのbbl、ディスクイメージは同じくHPにアップロードされているfedoraのものを利用してみる。

./riscvemu diskimage-linux-riscv64-2016-12-19.1/bbl.bin stage4-disk.img

f:id:msyksphinz:20161224142802p:plain

起動した！ということは、RocketChipを使えばFedoraのイメージを起動させることが出来るんじゃないの？

2018/08/05追記。いつの間にかバージョンアップされてすごいことになっている... JSONでコンフィグレーションを記述するらしい。前のバージョンみたいにFedoraの起動するさまをジックリ見られないけど...

$ curl -L https://bellard.org/riscvemu/riscvemu-2017-08-06.tar.gz | tar xz
$ make
$ sudo make install

起動するのには、JSONファイルで設定を記述するか、https経由でJSONファイルの位置を記述する。

$ riscvemu https://bellard.org/jslinux/fedora25-riscv.cfg

Welcome to Fedora 25 (riscv64)

Note: systemd is disabled

sh-4.3#

$ riscvemu https://bellard.org/jslinux/buildroot-riscv64.cfg

Welcome to JS/Linux (riscv64)

Use 'vflogin username' to connect to your account.
You can create a new account at https://vfsync.org/signup .
Use 'export_file filename' to export a file to your computer.
Imported files are written to the home directory.
[root@localhost ~]#

ちなみに、設定ファイル群とパッチも https://bellard.org/riscvemu/diskimage-linux-riscv-2017-08-06.2.tar.gz 経由でダウンロードすることができる。