Linuxが走るRISC-Vマルチコアプロセッサ搭載SBC、HiFive Unleashed を動かした際のメモ（作成中）

1. HiFive Unleashed の仕様

SiFive Freedom U540 SoCの仕様
- 最速の RISC-V プロセッサ（2018年4月時点）
- Linuxが走る唯一のRISC-V SoC （2018年4月時点）
- 4+1 のマルチコア構成、動作周波数は最大 1.5 GHz
  - 4つの U54 RV64GC アプリケーションコア、仮想メモリサポート
  - 1つの E51 RV64IMAC 管理コア
- コヒーレントな 2MB L2 Cache
- 主記憶はECC対応な64-bit DDR4
- 1つの Gigabit Ethernet
- 製造は 28nm プロセス
HiFive Unleashed ボードの仕様
- SiFive Freedom U540 SoCを1つ搭載
- 主記憶は 8GB DDR4 （ECC付）
- ネットワークは Gigabit Ethernet 1ポート
- 32MB Quad SPI フラッシュメモリ搭載
- MicroSD Card スロット
- 拡張用FMCコネクタ
- USBコネクタ（シリアルコンソール）

1-1. HiFive Unleashed の入手方法

CROUDSUPPLYから購入、値段は＄999　（ただし現在品切れで募集停止中、再入荷は5月以降？）

2. 実機で動作させてみる

2-1. 付属のSDカード（８GB）からの起動

BuildrootのLinuxを書き込み済み。普通にLinuxが起動します。

準備
- 電源接続
- USBケーブル接続
- イーサーネットケーブル接続
- DIPスイッチ（S1）は全部Off側にセット（SDカードから起動）
起動
- 電源スイッチ（トグルタイプ）をオンに
シリアルコンソールに接続
- screen /dev/ttyUSB1 115200 で
- 電源ONからシリアルにメッセージが出るまでに少し時間がかかります。
ログイン
- IDはroot、PWはsifive
シャットダウン
- halt コマンド
- 電源スイッチで電源OFF

    SiFive FSBL:       2018-03-20
    HiFive-U serial #: 00000049
    bbl loader
     
                    SIFIVE, INC.
     
             5555555555555555555555555
            5555                   5555
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       55555           55555           55555
         55555           5           55555
           55555                   55555
             55555               55555
               55555           55555
                 55555       55555
                   55555   55555
                     555555555
                       55555
                         5
     
               SiFive RISC-V Coreplex
    [    0.000000] OF: fdt: Ignoring memory range 0x80000000 - 0x80200000
    [    0.000000] Linux version 4.15.0-00044-g2b0aa1d (terpstra@gamma03.internal.sifive.com) (gcc version 7.2.0 (GCC)) #1 SMP Tue Mar 20 12:18:35 PDT 2018
    [    0.000000] bootconsole [early0] enabled
    [    0.000000] Initial ramdisk at: 0x        (ptrval) (9436160 bytes)
    [    0.000000] Zone ranges:
    [    0.000000]   DMA32    [mem 0x0000000080200000-0x00000000ffffffff]
    [    0.000000]   Normal   [mem 0x0000000100000000-0x000027ffffffffff]
    [    0.000000] Movable zone start for each node
    [    0.000000] Early memory node ranges
    [    0.000000]   node   0: [mem 0x0000000080200000-0x000000027fffffff]
    [    0.000000] Initmem setup node 0 [mem 0x0000000080200000-0x000000027fffffff]
    [    0.000000] software IO TLB [mem 0xfbfff000-0xfffff000] (64MB) mapped at [        (ptrval)-        (ptrval)]
    [    0.000000] CPU with hartid=0 has a non-okay status of "masked"
    [    0.000000] elf_hwcap is 0x1105
    [    0.000000] percpu: Embedded 14 pages/cpu @        (ptrval) s28632 r0 d28712 u57344
    [    0.000000] Built 1 zonelists, mobility grouping on.  Total pages: 2067975
    [    0.000000] Kernel command line: earlyprintk
    [    0.000000] Dentry cache hash table entries: 1048576 (order: 11, 8388608 bytes)
    [    0.000000] Inode-cache hash table entries: 524288 (order: 10, 4194304 bytes)
    [    0.000000] Sorting __ex_table...
    [    0.000000] Memory: 8179080K/8386560K available (3055K kernel code, 215K rwdata, 829K rodata, 9371K init, 775K bss, 207480K reserved, 0K cma-reserved)
    [    0.000000] SLUB: HWalign=64, Order=0-3, MinObjects=0, CPUs=5, Nodes=1
    [    0.000000] Hierarchical RCU implementation.
    [    0.000000]  RCU event tracing is enabled.
    [    0.000000]  RCU restricting CPUs from NR_CPUS=8 to nr_cpu_ids=5.
    [    0.000000] RCU: Adjusting geometry for rcu_fanout_leaf=16, nr_cpu_ids=5
    [    0.000000] NR_IRQS: 0, nr_irqs: 0, preallocated irqs: 0
    [    0.000000] CPU with hartid=0 has a non-okay status of "masked"
    [    0.000000] riscv,cpu_intc,1: 64 local interrupts mapped
    [    0.000000] riscv,cpu_intc,2: 64 local interrupts mapped
    [    0.000000] riscv,cpu_intc,3: 64 local interrupts mapped
    [    0.000000] riscv,cpu_intc,4: 64 local interrupts mapped

SSHでもrootでログインできます。cpuinfoで4コア動作を確認。

# cat /proc/cpuinfo 
hart	: 1
isa	: rv64imafdc
mmu	: sv39
uarch	: sifive,rocket0

hart	: 2
isa	: rv64imafdc
mmu	: sv39
uarch	: sifive,rocket0

hart	: 3
isa	: rv64imafdc
mmu	: sv39
uarch	: sifive,rocket0

hart	: 4
isa	: rv64imafdc
mmu	: sv39
uarch	: sifive,rocket0

2-2. Freedom-U-SDK を使って自分でシステムをビルドして走らせる

自分でイメージを作成する作業については Getting started guide ( https://www.sifive.com/documentation/boards/hifive-unleashed/hifive-unleashed-getting-started-guide/ )を参照します。以下はUbuntu16.04のPC上でで作業した際のメモです。

ビルドに必要となる関連パッケージの追加

sudo apt-get install autoconf automake autotools-dev bc bison build-essential curl flex gawk gdisk git gperf libgmp-dev libmpc-dev libmpfr-dev libncurses-dev libssl-dev libtool patchutils python screen texinfo unzip zlib1g-dev

ソースコードの取得

git clone https://github.com/sifive/freedom-u-sdk.git
cd freedom-u-sdk
git submodule update --init --recursive

ビルド（2時間弱かかります）

unset RISCV
make

SDカードの準備、gdiskを使ってGPT パーティション作成（/dev/exbは各自の環境に合わせて変更）

sudo gdisk /dev/exb

SDカードへの書き込み（各種ビルドも走るので時間がかかります）

sudo make DISK=/dev/exb format-boot-loader

最後に Error: Could not find bootloader partition エラーが出ましたが、再度上記コマンドを実行すると2回目では成功しました。何かのタイミングかもしれません。ガイドにもありますUSBーSDアダプタ経由の場合、遅くてエラーになるとか。

SDカードのパーティションの確認

$ sudo gdisk /dev/mmcblk0
GPT fdisk (gdisk) version 1.0.1

Partition table scan:
  MBR: protective
  BSD: not present
  APM: not present
  GPT: present

Found valid GPT with protective MBR; using GPT.

Command (? for help): p
Disk /dev/mmcblk0: 31275008 sectors, 14.9 GiB
Logical sector size: 512 bytes
Disk identifier (GUID): 4ECB91B1-5C15-455D-9FD1-7EA416B1A9EC
Partition table holds up to 128 entries
First usable sector is 34, last usable sector is 31274974
Partitions will be aligned on 2048-sector boundaries
Total free space is 198622 sectors (97.0 MiB)

Number  Start (sector)    End (sector)  Size       Code  Name
   1            2048           67583   32.0 MiB    FFFF  bootloader
   2          264192        31274974   14.8 GiB    8300  root

Command (? for help): q

作成したSDカードを挿して起動。シリアルコンソール経由でログイン

screen /dev/ttyUSB1 115200

2-3. Fedora (TBD)

サポート開始、大まかな手順は

NBD server を立ち上げて stage4-disk.img を提供
U540用のBBLをSDにコピーして起動、その際に、NBDサーバーのIPアドレスを修正

2-4. Debian (TBD)

サポート開始、 HiFive Unleashed への導入ガイドはこちら https://wiki.debian.org/InstallingDebianOn/SiFive/HiFiveUnleashed

3. 参照

HiFive Unleashed 製品情報
- https://www.sifive.com/products/hifive-unleashed/
HiFive Unleashed @ CroudSupply
- https://www.crowdsupply.com/sifive/hifive-unleashed
HiFive Unleashed Getting Started Guide
- https://www.sifive.com/documentation/boards/hifive-unleashed/hifive-unleashed-getting-started-guide/
RISC-V Software Ecosystem Overview
- https://riscv.org/software-status/
Fedora RISC-V
- http://fedoraproject.org/wiki/Architectures/RISC-V
- https://content.riscv.org/wp-content/uploads/2018/05/15.55-16.10-rjones-riscv-fedora-v4.pdf
- Fedora running on the HiFive Unleashed Freedom U540 board.
  - https://rwmj.wordpress.com/2018/03/24/fedora-risc-v-running-on-the-hifive-unleashed-board/
- 起動イメージ関連
  - https://fedorapeople.org/groups/risc-v/disk-images/
  - https://github.com/rwmjones/fedora-riscv-kernel/tree/sifive_u540
Devian RISC-V
FreeBSD RISC-V
- https://wiki.freebsd.org/riscv