【香山双周报 54】20240624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 54 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。

从本期开始，我们将在香山文档上同步更新双周报，欢迎各位关注！

近期，昆明湖各组持续推进面积、时序、功耗的优化。此外，前端初步完成 ittage 新方案短期改进，后端修复向量执行单元部分 bug，CHI-L3 基本框架设计完成，向量访存修复部分性能 bug，着手支持 Sv48。本期还更新了昆明湖架构近期性能。

近期进展

前端

修复 load replay redirect 请求导致前端FTQ死锁bug（#3086）
初步完成 ittage 新方案的短期改进，降低功耗和面积（#3092）
修复 ICache 的 X 态问题（#3051、#3079）

后端流水线

修复一系列向量指令拆分和异常处理的 bug（#3091）
修复向量执行单元的 ImmInfo 在 og2 没有打一拍的错误（#3089）
优化访存 IQ 的响应信号时序（#3088）
使用 ExuVec 替代 ExuOH，并强制拉低不需要的比特，优化 BypassNetwork 时序（#3083）

访存与缓存

CHI 总线
- 新版 CHI-L3 完成基本框架和请求处理流程设计，计划上下游接口均为 CHI 协议
- 完成 DummyLLC 的 RTL 实现
- 实现 Non-data error 在 CHI、TileLink 总线上的传递和在 LSU 中的处理机制
- tl_test_new/ST test 修复因修改时序引入功能 bug
- 修复 RTL 和验证环境在 multi-bank 时的 bug，目前双核及四核 multi-bankTLTest 均已测试通过
- 关键路径违例从 -110ps 优化到 -32ps
H 扩展
- 修复一系列 bug (#3096、#3078、#3077)
- 着手开展 H 扩展性能测试
向量访存
- 修复 SQ 中向量 Segment 指令异常提交逻辑
- 修复 inactive 向量 store 在 storeQueue 中导致 load 重复进入 LoadReplayQueue 而卡死的问题
- 目前不生成 segment 指令的 libquantum 分数 41.08/GHz，h264 向量化性能倒退 2.4/GHz
- 关键路径违例优化至 -63ps
功能新增
- 确定 Sv48 在 MMU 上的设计方案，L1 TLB 完成 Sv48 的改动并实现可配置开关
性能优化
- TP meta on L2 选用 RRIP 替换，利用 Trace-drive TL-Test 进行设计调优
- TP on L3 经测试在 SPEC Int 有 0.17 分提升，总分有 0.09 的提升
- Tubins 替换经参数调优，在 L2 中性能分数比 plru 提升 0.11%
- DRRIP 发现一个 set dueling 采样 bug，经修复在 mcf 上性能有较大提升
- 正在尝试实现 CHROME 替换算法
PPA 优化
- CHI-CoupledL2 内部关键路径违例优化至 -28ps，关键路径逻辑级数到 30 级以内
- MemBlock 门控修改合入主线（#3017）

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 6 月 14 日 87c5d21d6 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	36.50	410.bwaves	76.87
401.bzip2	25.58	416.gamess	44.09
403.gcc	41.28	433.milc	42.94
429.mcf	59.05	434.zeusmp	60.51
445.gobmk	30.38	435.gromacs	38.93
456.hmmer	39.34	436.cactusADM	47.76
458.sjeng	30.00	437.leslie3d	46.59
462.libquantum	125.54	444.namd	35.60
464.h264ref	56.87	447.dealII	74.60
471.omnetpp	41.23	450.soplex	54.91
473.astar	29.61	453.povray	56.54
483.xalancbmk	74.06	454.Calculix	18.04
GEOMEAN	44.00	459.GemsFDTD	37.73
		465.tonto	34.80
		470.lbm	102.24
		481.wrf	43.55
		482.sphinx3	50.46
		GEOMEAN	47.63

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！

News: 从本期开始，我们将在香山文档上同步更新双周报，欢迎各位关注。

【香山双周报 54】20240624期

近期进展

前端

后端流水线

访存与缓存

评估

后记

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