emuko

Rustで書かれたRISC-Vエミュレータです。Linuxを起動します。

emuko.dev

このマシンは、M/S/U特権レベルとSv39仮想メモリを備えたRV64IMAFDCを実装しています。 ARM64およびx86_64ホスト上でJITを実行し、必要に応じてインタプリタにフォールバックします。 ペリフェラルはUART 16550、CLINT、PLIC、SBI 1.0です。外部依存関係は1つ: zstd です。

最速のエミュレータではありません。インタプリタモードでは、QEMUの約3倍遅く動作します。 JITモードでは、約29倍遅くなります。コードブロックチェーンはまだ実装されていません。 それが役立つでしょう。何が得られるかを知っておくべきなので、率直に述べています。

優れている点: 操作が簡単で、マシン制御用のHTTP APIを公開しており、 カーネルなしでベアメタルELFを実行でき、完全なマシン状態の保存と復元が可能です。 これらはシステム開発やテストに役立つ機能です。

ビルド

cargo build --release

バイナリは target/release/emuko です。エイリアスを作成してください。

alias emuko=target/release/emuko

クイックスタート

カーネルを入手

emuko dow

Debian RISC-V netbootカーネルとinitrdを ~/.emuko/ にダウンロードします。 SHA256が検証されます。独自のカーネルは必要ありません。

Linuxを起動

emuko start

エミュレータはデーモンとして実行されます。コンソールに接続されます。 カーネルが起動するのを確認できます。シェルが表示されます。

実行中のマシンを制御

emuko start            # コンソールに再接続
emuko dump             # CPU状態を表示
emuko stop             # 実行を一時停止
emuko con              # 実行を再開
emuko step 1000        # N命令をシングルステップ実行
emuko snap             # スナップショットを取得
emuko kill             # シャットダウン

デーモンは http://127.0.0.1:7788/v1/api/ でリッスンし、 WebSocketコンソール接続を ws://127.0.0.1:7788/v1/ws/uart で受け付けます。 どちらもスクリプトから使用できます。

ベアメタルELFの実行

オペレーティングシステムが必要ない場合もあります。マシンとバイナリだけあれば十分です。

emuko run ./my_program.elf

デーモンはマシンをリセットし、ELFセグメントを物理アドレスにロードして実行を開始します。 出力はUARTコンソールを介して到着します。デーモンがすでに実行されている必要があります。

ベアメタルからコンソールに書き込むには: 0x1000_0000 にバイトを格納します。

例

examples/ ディレクトリには、この方法で実行されるプログラムが含まれています。

ビルドにはRISC-Vクロスコンパイラが必要です。 macOSの場合: brew install riscv64-elf-gcc。 Linuxの場合: apt install gcc-riscv64-linux-gnu。

emuko start
cd examples/bare_printf
make run

スナップショット

マシンの状態（レジスタ、メモリ、すべて）を保存および復元できます。

emuko snap                  # 今スナップショットを取得
emuko snap 5000000          # 500万ステップごとに自動スナップショット
emuko snap stop             # 自動スナップショットを停止
emuko ls                    # スナップショット一覧
emuko restore <snapshot>    # 復元

メモリマップ

仮想マシンは、QEMU RISC-V virt プラットフォームと互換性のある固定MMIOレイアウトを使用します。

Linux起動時のRAMレイアウト

デフォルト設定（load_addr=0x80200000、1 GiB RAM）の場合:

0x8000_0000  ── RAMベース
                (ギャップ — ベアメタルプログラムで使用可能)
0x8020_0000  ── カーネルイメージ
                │  .text / .rodata / .data / .bss
                └─ カーネル終端
                (空き)
             ── initrd
             ── DTB
             ── EFI領域    (128 KiB、PE/UEFIカーネルのみ)
0xBFFF_FFFF  ── RAM終端

DTB、initrd、EFIはRAMの上部から下方に配置されます。エミュレータは起動時にカーネルとの重複をチェックし、 RAMが小さすぎる場合は明確なエラーで停止します。

ベアメタルELFのRAMレイアウト

ELFの PT_LOAD セグメントは、その p_vaddr アドレスに配置されます。 bare_printf は 0x8000_0000 でリンクします:

0x8000_0000  ── .text
             ── .rodata
             ── .data
             ── .bss   (start.Sによってゼロ初期化)
             ── スタック (BSSの上の16 KiB)

カーネルなし。initrdなし。DTBなし。レジスタは sp を除いてゼロから開始します。 sp はエミュレータによって ram_base + 0x100000 に設定され、その後 start.S が引き継ぎます。

設定

オプションはコマンドラインで渡すか、環境変数として設定するか、emuko.yml に記述できます。

比較

一般的に使用されるRISC-Vエミュレータとの直接比較。 ✅ = サポートされ文書化されている。— = 組み込まれていない。

出典: QEMU virt · Spike · Renode

ライセンス

Apache 2.0。 LICENSE を参照。