ARM 版 Windows 10 を Apple Silicon な Mac で動かす簡単な方法です。

メモ: 2020年11月30日現時点での方法で、今後おおきく改善されていくと思います(だといいな。)

1. Xcode を App Store で、あるいは Command Line Tools を Apple Silicon な Mac にインストール

   xcode-select --install
   

2. MacPorts で QEMU の依存ライブラリをインストール

   https://www.macports.org/install.php

   sudo port install ninja pkgconfig texinfo libtool glib2 libpixman
   

   sudo とか使いたくない場合は、/opt/local を $USER:staff で作って、MacPorts をソースコードからインストールすれば可能です。

3. QEMU のソースコードをとってくる

   git clone https://git.qemu.org/git/qemu.git
   

4. ローカルブランチを作って、@_AlexGraf氏がつくった Hypervisor.framework のパッチをあてる

   cd qemu
   git checkout 944fdc5 -b wip/hvf # これは現時点での `origin/master` のコミット。
   curl https://patchwork.kernel.org/series/392975/mbox/|git am
   

5. QEMU をビルドする

   mkdir build
   cd build
   ../configure --target-list=aarch64-softmmu --enable-cocoa
   make -j
   

   • x86_64 な Homebrew などを使っている場合は問題がおこるので、PATH などを書き換えるなどして無効にしておくこと。
   • Intel な Mac と比べて、めっちゃ速い。

6. Windows 10 on ARM Insider Preview をダウンロードする

   https://www.microsoft.com/en-us/software-download/windowsinsiderpreviewARM64

7. QEMU 用の xHCI 無効化済み EDK II OVMF EFI イメージをダウンロードする。

   https://gist.github.com/niw/4f1f9bb572f40d406866f23b3127919b/raw/d3dc861d1c8578f996bbfcd0e014586a2eb52d8c/QEMU_EFI-8c552e8.tar.gz

   ソースコードからビルドする場合は以下を参照のこと。

8. Windows 10 を起動する

   ./qemu-system-aarch64 \
     -monitor stdio \
     -M virt,highmem=off \
     -accel hvf \
     -cpu cortex-a72 \
     -smp 4 \
     -m 4096 \
     -bios ~/Downloads/QEMU_EFI.fd \
     -device ramfb \
     -device qemu-xhci \
     -device usb-kbd \
     -device usb-mouse \
     -nic user,model=virtio \
     -drive file=~/Downloads/Windows10_InsiderPreview_Client_ARM64_en-us_20231.VHDX,if=none,id=boot,cache=writethrough \
     -device nvme,drive=boot,serial=boot
   

   イメージへのパスなどは適宜修正してください。

VirtIO NIC は標準では有効にならないので、デバイスドライバを入れる必要がある。

1. VirtIO デバイスドライバの ISO を Fedora Project からダウンロード。

   https://fedorapeople.org/groups/virt/virtio-win/direct-downloads/stable-virtio/virtio-win.iso

2. デバイスドライバの ISO をマウント

   qemu-system-aarch64 のオプションに以下を追加する。

   -drive file=~/Downloads/virtio-win-0.1.190.iso,media=cdrom,if=none,id=drivers \
   -device usb-storage,drive=drivers
   

   イメージへのパスなどは適宜修正してください。

3. デバイスドライバの署名検証を無効にする

   Windows を起動して Windows スタートボタン を右クリック、Command Prompt (Admin) を選択。

   BCDEdit を使ってテスト署名されたデバイスドライバを有効にする。

   Bcdedit.exe -set TESTSIGNING ON
   

   このあと Windows を再起動すること。

   詳細はこちらを参照のこと。

4. デバイスドライバのインストール

   Windows が再度起動したら Windows スタートボタン を右クリック、Device Manager を選択。

   Device Manager のウィンドウで、View メニューの Devices by Connection を選択。

   デバイスのツリーから, ACPU ARM64-based PC, Microsoft ACPI-Compliant System, PCI Express Root Complex と選択してその中にある Unknown device を探す。 (Unknown device はデバイスのツリーに沢山あるけれど、PCI Express Root Complexの下にあるのが、VirtIO NIC。)

   該当の Unknown device を右クリックして、Update Drivers を選択、Browse my computer for drivers を選んで、D:\NetKVM\w10\ARM64 を指定。

   Next をクリックして Red Hat VertIO Ethernet Adapter をインストール。

OVMF EFI イメージをソースコードから作る場合、とりあえず簡単にビルドするには、まず VMWare Fusion とか、VirtualBox とかを Intel Mac (そう、Intel Mac が必要)にインストールして、Ubuntu などの Linux が必要になります。

1. EDK II のソースコードを取ってくる。

   git clone https://github.com/tianocore/edk2.git
   cd edk2
   git checkout edk2-stable202008 # stable ってタグされてるやつがいい
   git submodule update --init --recursive
   

2. Hypervisor.framework パッチの制限で xHCI を無効にする必要がある。

   /ArmVirtPkg/ArmVirtQemu.dsc と /ArmVirtPkg/ArmVirtQemuFvMain.fdf.inc にある MdeModulePkg/Bus/Pci/XhciDxe/XhciDxe.inf の行をコメントアウト。

3. で、ビルド。

   apt install install iasl python3 python3-distutils uuid-dev gcc-aarch64-linux-gnu
   source edksetup.sh
   make -C BaseTools
   env GCC5_AARCH64_PREFIX=aarch64-linux-gnu- build -a AARCH64 -t GCC5 -p ArmVirtPkg/ArmVirtQemu.dsc
   

   Build/ArmVirtQemu-AARCH64/DEBUG_GCC5/FV に QEMU_EFI.fd とかができるはず。

• CPU 使用率が指定したコア数 × 100% で張り付くのは Hypervisor.framework パッチの仕様です。 Patch 2 でなおった
• 同様の手順で Ubuntu Server for ARM も動きます。こっちはより安定している。 https://ubuntu.com/download/server/arm
• 8GB の Apple Silicon Mac だとメモリが厳しいかもしれない。4096 から減らしても問題ない。

Here is easy steps to try Windows 10 on ARM on your Apple Silicon Mac. Enjoy!

NOTE: that this is current, 11/30/2020 state. It will be improved a lot in upcoming a few months... (I hope.)

1. Install Xcode from App Store or install Command Line Tools on your Mac running on Apple Silicon.

   xcode-select --install
   

2. Install MacPorts and QEMU dependencies.

   https://www.macports.org/install.php

   sudo port install ninja pkgconfig texinfo libtool glib2 libpixman
   

   Don’t want to use sudo with MacPorts? Create /opt/local as $USER:staff and install MacPorts from the source code.

3. Clone QEMU source code.

   git clone https://git.qemu.org/git/qemu.git
   

4. Create a local branch then apply Hypervisor.framework patches that @_AlexGraf made.

   cd qemu
   git checkout 944fdc5 -b wip/hvf # This is current `origin/master` when this document is written.
   curl https://patchwork.kernel.org/series/392975/mbox/|git am
   

5. Build QEMU

   mkdir build
   cd build
   ../configure --target-list=aarch64-softmmu --enable-cocoa
   make -j
   

   • Please disable any x86_64 tools such as the one installed by Homebrew, please rewrite PATH etc to disable them.
   • This is surprisingly fast on Apple Silicon Mac, compare to Intel Mac...

6. Download Windows 10 on ARM Insider Preview

   https://www.microsoft.com/en-us/software-download/windowsinsiderpreviewARM64

7. Download prebild, xHCI disabled version of EDK II OVMF EFI image for QEMU.

   https://gist.github.com/niw/4f1f9bb572f40d406866f23b3127919b/raw/d3dc861d1c8578f996bbfcd0e014586a2eb52d8c/QEMU_EFI-8c552e8.tar.gz

   To build it from the source code, see the following section.

8. Run Windows 10

   ./qemu-system-aarch64 \
     -monitor stdio \
     -M virt,highmem=off \
     -accel hvf \
     -cpu cortex-a72 \
     -smp 4 \
     -m 4096 \
     -bios ~/Downloads/QEMU_EFI.fd \
     -device ramfb \
     -device qemu-xhci \
     -device usb-kbd \
     -device usb-mouse \
     -nic user,model=virtio \
     -drive file=~/Downloads/Windows10_InsiderPreview_Client_ARM64_en-us_20231.VHDX,if=none,id=boot,cache=writethrough \
     -device nvme,drive=boot,serial=boot
   

   Please modify each path to the image depends on your environment.

VirtIO NIC is not enabled by default. To make it works, you need to install device driver.

1. Download VirtIO device drivers ISO from Fedora Project.

   https://fedorapeople.org/groups/virt/virtio-win/direct-downloads/stable-virtio/virtio-win.iso

2. Mount device drivers ISO

   Add next options to qemu-system-aarch64.

   -drive file=~/Downloads/virtio-win-0.1.190.iso,media=cdrom,if=none,id=drivers \
   -device usb-storage,drive=drivers
   

   Please modify each path to the image depends on your environment.

3. Disable device driver signature enforcement

   Boot Windows, then right click Windows Start button, then select Command Prompt (Admin).

   Use BCDEdit to enable test-signed device drivers.

   Bcdedit.exe -set TESTSIGNING ON
   

   Then reboot Windows.

   See here for the details.

4. Install driver

   Once Windows booted again, then right click Windows Start button, then select Device Manager.

   In Device Manager, select View menu then Devices by Connection.

   Navigate in the device tree, select ACPU ARM64-based PC, Microsoft ACPI-Compliant System, PCI Express Root Complex, then you will see one Unknown device there. (There are many Unknown device in tree but the one under PCI Express Root Complex is the VirtIO NIC.)

   Right click Unknown device then select Update Drivers, then Browse my computer for drivers, then select D:\NetKVM\w10\ARM64.

   Click Next to install Red Hat VertIO Ethernet Adapter.

To build this from the source code, you may need to setup Linux environment. Install VMWare Fusion or VirtualBox on your Intel Mac (Yes, Intel Mac.) and install Ubuntu.

1. Checkout EDK II source code.

   git clone https://github.com/tianocore/edk2.git
   cd edk2
   git checkout edk2-stable202008 # or any stable tagged commit
   git submodule update --init --recursive
   

2. Then you need to disable xHCI due to current Hypervisor.framework patch limitation.

   Comment out MdeModulePkg/Bus/Pci/XhciDxe/XhciDxe.inf in /ArmVirtPkg/ArmVirtQemu.dsc and /ArmVirtPkg/ArmVirtQemuFvMain.fdf.inc.

3. Then, build it.

   apt install install iasl python3 python3-distutils uuid-dev gcc-aarch64-linux-gnu
   source edksetup.sh
   make -C BaseTools
   env GCC5_AARCH64_PREFIX=aarch64-linux-gnu- build -a AARCH64 -t GCC5 -p ArmVirtPkg/ArmVirtQemu.dsc
   

   Then, you will get QEMU_EFI.fd in Build/ArmVirtQemu-AARCH64/DEBUG_GCC5/FV.

• It is Hypervisor.framework patch’s known issue that CPU usage keeps about number of cores x 100%. It's fixed now.
• You can run Ubuntu Server for ARM in same way, which is stabler than that. https://ubuntu.com/download/server/arm
• You may need to reduce memory from 4096, if you’re using 8GB Apple Silicon Mac.