【香山双周报 52】20240527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 52 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，前端整合门控相关优化并交付评估，后端修复多类 bug，访存模块发布新版 Cache 子模块验证框架 tl-test-new。本期还更新了昆明湖架构近期性能。
近期进展
前端
- 完成 BPU、FTQ、FTB 等模块的门控优化，并整合门控相关优化交付物理后端评估
- 完成 ICache 低功耗优化、ITTAGE 低功耗优化的评估
- 修复主线 ICache fence.i 处理逻辑
后端流水线
- 修复若干向量浮点拆分引入的 bug（#2992）
- 修复 store 访存指令分派策略失效的问题（#2993）
- 修复 VType walk 导致的 x 态传播和功能错误问题（#3001）
- 修复若干合并向量访存后产生的 bug（#3008）
- 实现新版浮点指令分派策略（#3007）
访存与缓存
- CHI 总线
- 发布新版 Cache 子模块验证框架 tl-test-new，支持自动化端口对齐，支持更大压力的多核测试激励（OpenXiangShan/tl-test-new）
- 修复L2 && L3 双核场景的bug，以及L2 SinkC DataBuf相关的bug
- H 扩展
- 在 NEMU 上补充 CSR 寄存器，实现 Zicntr、Zihpm 等扩展
- 修复 NEMU H 扩展 CSR 权限检查的 bug
- 向量访存
- 开发分支 vlsu-240315 跑通全部 riscv-vector-test 和 rvv-bench 测试用例
- 性能优化
- 实现 MSHR 多端口优化
- TP meta 和 L2 data空间硬划分对性能提升较小，尝试采用 DRRIP 对 TP meta 的替换进行调优
- 在 L2 上实现 TUBINS 替换算法，相较 DRRIP 性能提升 0.1%
- 在 L2 RTL 上实现 Hawkeye 替换，正在测试性能并修复性能 bug
- 功耗优化
- 完成 LoadQueueRAR / RAW 有关的模块级门控
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 100%。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 5月23日 2b16f0c2c 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 3ld3st 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 | 26.61 | 410.bwaves | 79.73 |
| 401.bzip2 | 25.61 | 416.gamess | 43.72 |
| 403.gcc | 47.55 | 433.milc | 43.12 |
| 429.mcf | 59.00 | 434.zeusmp | 54.90 |
| 445.gobmk | 30.39 | 435.gromacs | 35.48 |
| 456.hmmer | 39.14 | 436.cactusADM | 44.94 |
| 458.sjeng | 30.05 | 437.leslie3d | 43.79 |
| 462.libquantum | 124.41 | 444.namd | 31.31 |
| 464.h264ref | 56.88 | 447.dealII | 73.67 |
| 471.omnetpp | 40.89 | 450.soplex | 54.61 |
| 473.astar | 29.66 | 453.povray | 55.78 |
| 483.xalancbmk | 74.04 | 454.Calculix | 19.86 |
| GEOMEAN | 44.47 | 459.GemsFDTD | 37.75 |
| 465.tonto | 33.73 | ||
| 470.lbm | 95.85 | ||
| 481.wrf | 40.26 | ||
| 482.sphinx3 | 42.24 | ||
| GEOMEAN | 45.72 |
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