【香山双周报 49】20240415期
欢迎来到我们的双周报专栏，本次是香山双周报专栏的第 49 期。我们将通过这一专栏，定期介绍香山的开源进展，希望与大家共同学习、一起进步。
近期，昆明湖各组持续推进面积、时序、功耗的优化。此外，前端优化了 FTB 并重构了 ICache；后端修复了浮点性能严重下滑的问题；访存组 H 扩展成功合入香山主线，修复大量 VLSU 重构 bug；缓存组修复初版 CHI-CoupledL2 若干 bug，四核缓存子系统成功通过 TL-Test 的 9 个 seed 共 9 亿拍测试。本期还更新了昆明湖架构近期性能。
近期进展
前端
- FTQ 折叠历史相关存储面积裁剪（#2856）
- FTB 功耗优化，实现根据阈值控制 FTB 的开关（#2863）
- 修复 ICache 预取中 p1_vaddr、p2_vaddr 的初始化问题（#2843）
- 重构 ICache 以实现功耗优化，目前正在时序调优
后端流水线
- 修复浮点发射队列间唤醒通路的连接，修复后浮点性能提升约 32.38%（#2830）
- 修复 vfcvt FU 在标量指令支持上未判定输入为 CanonicalNAN 的情况（#2855）
- 修复由分 Bank ROB 暴露出的 walk 指针设置错误、vfdatasource 错误等 bug（#2877）
访存单元
- H 扩展通过 CI 测试，已合入香山主线（#2852）
- 向量访存重构后，大量 bug 被修复，目前已打通 unit-stride 通路；VLSU 异常处理接近完成
- Evict on refill 特性完成性能和时序评估
- 初步完成 LQRAW 和 LQReplay 的门控编码；部分完成 LSQ 的面积裁剪
缓存系统
- CHI-CoupledL2 初版 RTL 若干 bug 修复，在 CHI VIP 的 VCS 环境中成功启动被动模式 TL-Test
- 分析采用 MultiCyclePath2 的 L2 时序结果，并做进一步优化
- 修复 TL-Test bug，四核缓存子系统成功通过 TL-Test 的 9 个 seed 共 9 亿拍测试
- 在 L2 上实现缓存数据压缩算法，并评估 L2 容量增减对 SPEC 的性能影响
- 完成 Temperal 预取器的 meta 迁移到 L2 并共享缓存数据空间
评估
我们采用 SimPoint 对程序进行采样，基于我们自定义的 Checkpoint 格式制作检查点镜像，Simpoint 聚类的覆盖率为 80%。SPEC06 使用 gcc 12 进行编译，开启 O3 优化，采用 jemalloc 内存库，设置 SPEC06FP 的 -ffp-contraction 选项为 fast，指令集为 RV64GCB。我们使用 4月3日 1d97d643e 版本的香山处理器（缓存大小配置为 64KB L1 ICache + 64KB L1 DCache + 1MB L2 + 16MB L3，访存单元为 2ld2st 流水线），在仿真环境下运行了 SPEC06 片段，使用 DRAMsim3 模拟 CPU 在 3GHz 情况下 DDR4-3200 内存的延迟。以下为 SPECCPU 2006 的分数估计情况：
| SPECint 2006 | @ 3GHz | SPECfp 2006 | @ 3GHz |
|---|---|---|---|
| 400.perlbench | 35.11 | 410.bwaves | 43.13 |
| 401.bzip2 | 25.09 | 416.gamess | 42.84 |
| 403.gcc | 48.05 | 433.milc | 33.89 |
| 429.mcf | 58.91 | 434.zeusmp | 42.95 |
| 445.gobmk | 31.56 | 435.gromacs | 29.52 |
| 456.hmmer | 32.61 | 436.cactusADM | 38.33 |
| 458.sjeng | 31.82 | 437.leslie3d | 39.89 |
| 462.libquantum | 130.84 | 444.namd | 37.04 |
| 464.h264ref | 51.89 | 447.dealII | 67.19 |
| 471.omnetpp | 41.19 | 450.soplex | 56.09 |
| 473.astar | 32.00 | 453.povray | 52.27 |
| 483.xalancbmk | 73.56 | 454.Calculix | 16.46 |
| GEOMEAN | 44.08 | 459.GemsFDTD | 34.65 |
| 465.tonto | 33.29 | ||
| 470.lbm | 86.96 | ||
| 481.wrf | 37.28 | ||
| 482.sphinx3 | 55.38 | ||
| GEOMEAN | 41.35 |
上述分数为基于程序片段的分数估计，非完整 SPEC CPU 2006 评估，和真实芯片实际性能可能存在偏差！
后记
香山开源处理器正在火热地开发中，新的功能与新的优化在持续添加中，我们将通过香山双周报专栏定期地同步我们的开源进展。感谢您的关注，欢迎在后台留言与我们交流！
在香山昆明湖架构研发后期，性能会每月公布一次，敬请期待！
相关链接
- 香山技术讨论 QQ 群：879550595
- 香山技术讨论网站：https://github.com/OpenXiangShan/XiangShan/discussions
- 香山文档：https://xiangshan-doc.readthedocs.io/
编辑：高泽宇、唐浩晋、李燕琴、蔡洛姗
审校：香山宣传工作组