README

   1 A plan for Fedora/RISC-V
   2 ----------------------------------------------------------------------
   3 by Richard W.M. Jones (rjones@redhat.com)
   4
   5 Project home page: https://fedoraproject.org/wiki/Architectures/RISC-V
   6
   7
   8 Current status
   9 --------------
  10
  11 Stuck getting QEMU to work.  See:
  12 https://groups.google.com/a/groups.riscv.org/forum/#!topic/sw-dev/fdbhLufxezA
  13
  14 Will likely wait until September when we may see a working QEMU that
  15 is compatible with the latest RISC-V software.
  16
  17
  18 The aim of the project
  19 ----------------------
  20
  21 Get Fedora running on the RISC-V architecture!  This will just be an
  22 initial pass, which we're calling an "experimental architecture".  It
  23 won't even be a secondary architecture for perhaps 1 to 3 years.
  24
  25 About Fedora: https://getfedora.org/
  26 About RISC-V: https://riscv.org/
  27               https://en.wikipedia.org/wiki/RISC-V
  28      lowRISC: http://www.lowrisc.org/
  29
  30
  31 How do we expect people to consume Fedora/RISC-V?
  32 -------------------------------------------------
  33
  34 Most users will download binaries.  Of course source will be available
  35 for [almost*] everything, buildable from source RPMS.
  36
  37 Currently no hardware is available, so you either have to run RISC-V
  38 on an FPGA, or use QEMU/Spike emulation.
  39
  40 For the FPGA option, you will need a Nexys 4 DDR development kit
  41 costing around US$341, plus an ordinary micro SD card (8+ GB), plus a
  42 host Fedora/x86-64 computer.
  43
  44   - Maximum system RAM is 128 MB (1 GB is available if you use the
  45     other far more expensive FPGA development kit)
  46
  47   - There is a 115200 bps 8n1 serial port.
  48
  49   - There is no ethernet and no display.
  50
  51 For the QEMU emulation option, see below.
  52
  53   - QEMU has unlimited system RAM.
  54
  55   - Network access is available.
  56
  57 For the Spike emulation option, see below.
  58
  59   - Spike has unlimited system RAM.
  60
  61   - No network.
  62
  63
  64 [*] Some CPU peripherals use proprietary IP.  The aim is to replace
  65 these with open equivalents eventually.  Building the FPGA bitstream
  66 will require proprietary tools, although the source itself is free
  67 software.
  68
  69
  70 What parts of Fedora are we aiming to build?
  71 --------------------------------------------
  72
  73 The @Core packages (as RPMs), rpmbuild, gcc, and a bootable binary
  74 disk image.
  75
  76 Only 64 bit RISC-V will be targeted.
  77
  78 Once those are done, we can declare victory.
  79
  80
  81 What parts of Fedora are we *not* aiming to build?
  82 --------------------------------------------------
  83
  84 Nothing outside @Core except for specific compilers and build tools.
  85
  86 Not Anaconda.
  87
  88 Not Koji (at least, not at first).
  89
  90 Not Grub nor EDK2.  We will initially use the Berkeley bootloader
  91 (bbl), but aim for a standard bootloader later.
  92
  93
  94 Where will we build it?
  95 -----------------------
  96
  97 The packages which are run on the host (x86-64) computer will be built
  98 in COPR (https://copr.fedorainfracloud.org/).
  99
 100 However the majority of packages will be built on RISC-V itself.
 101 Since there are no RISC-V builders, and we cannot really provide them,
 102 initially developers will be building them on their own FPGAs /
 103 emulators and uploading them.
 104
 105 Getting build infrastructure would be a more long-term aim.
 106
 107
 108 Bootstrapping stages
 109 --------------------
 110 [See also: https://fedoraproject.org/wiki/Architectures/AArch64/Bootstrap]
 111
 112 * Stage 1
 113
 114 (1a) riscv-qemu.x86_64: QEMU + RISC-V system emulation
 115
 116 Not upstream, fork of qemu 2.5.0.
 117 https://github.com/riscv/riscv-qemu
 118 Status: done http://copr-fe.cloud.fedoraproject.org/coprs/rjones/riscv
 119
 120 Note this package runs on x86-64 hosts, and is intended for people who
 121 want to run Fedora/RISC-V but who do not have FPGA/hardware.
 122
 123 (1b) riscv-isa-sim.x86_64: Spike system emulator
 124
 125 Since QEMU is broken at the moment, we must use the slower Spike
 126 emulator instead.
 127
 128 (1c) Nexys4 DDR FPGA
 129
 130 Various sources, see:
 131 http://www.lowrisc.org/docs/untether-v0.2/fpga-demo/
 132
 133 * Stage 2
 134
 135 (2a) GNU cross-compiler toolchain.
 136
 137 https://github.com/lowRISC/riscv-gnu-toolchain
 138 Status: done http://copr-fe.cloud.fedoraproject.org/coprs/rjones/riscv
 139
 140 (2b) Berkley Bootloader (bbl)
 141
 142 https://github.com/lowrisc/riscv-pk.git
 143 Status: done http://copr-fe.cloud.fedoraproject.org/coprs/rjones/riscv
 144
 145 Used to boot the kernel and mount the root filesystem on FPGAs and
 146 QEMU.
 147
 148 * Stage 3
 149
 150 (3a) kernel.riscv64: The Linux kernel, cross-compiled.
 151
 152 Current status: Not upstream, fork of Linux 4.6.
 153 https://github.com/lowrisc/riscv-linux
 154
 155 (3b) "Just enough userspace"
 156
 157 The following packages, cross-compiled from x86-64 host to riscv64
 158 target filesystem.  The aim is to have a filesystem (not RPMs) that
 159 can be booted on RISC-V hardware or under QEMU, which will be
 160 sufficient to use to compile RPMs.
 161
 162 bash.riscv64
 163 glibc.riscv64
 164 binutils.riscv64
 165 gcc.riscv64
 166 cpp.riscv64
 167 rpm.riscv64
 168 coreutils.riscv64
 169 filesystem.riscv64 (?)
 170 gawk.riscv64
 171 grep.riscv64
 172 gzip.riscv64
 173 sed.riscv64
 174 xz.riscv64
 175 zlib.riscv64
 176
 177 We will also need to add the following noarch packages (these do not
 178 need to be compiled, they can just be copied from another Fedora
 179 system):
 180
 181 basesystem.noarch
 182 ca-certificates.noarch
 183 crypto-policies.noarch
 184 emacs-filesystem.noarch
 185 fedora-release.noarch
 186 fedora-repos.noarch
 187 setup.noarch
 188 tzdata.noarch
 189
 190     ==== At this point, Fedora on RISC-V will be self-hosting ====
 191
 192 * Stage 4
 193
 194 (4a) kernel.riscv64: The Linux kernel, compiled as an RPM on RISC-V.
 195
 196 (4b) Userspace RPMs
 197
 198 (See the above list of packages, but built from SRPMs)
 199
 200 (4c) Recreate the filesystem from RPMs.
 201
 202 Distribute an initial bootable binary disk image which is completely
 203 built from RPMs (but note, not created by Anaconda).
 204
 205 (4d) Continue compiling all other RPMs from @Core.
 206
 207 As more packages are compiled, distribute them as RPMs and distribute
 208 updated bootable binary disk image.
 209
 210 (4e) Declare victory and celebrate!
 211
 212
 213 Open issues
 214 -----------
 215
 216 What architecture string to use (eg. in RPM package names)?  There are
 217 32, 64 and (in theory) 128 bit variants of RISC-V.  GNU uses "riscv64".