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