【香山双周报 59】20240916 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 59 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，前端修复了 RAS 推测栈导致的卡死 Bug，后端支持了可恢复非屏蔽中断 (Smrnmi) 拓展，访存和缓存部分完成 CHI2AXI 转接桥设计 (OpenNCB)。本期还更新了昆明湖架构近期性能。

近期进展

前端

Bug 修复
- 修复一个 ICache ECC Code 未正确更新的 Bug (#3492)
- 修复一个 RAS 推测栈导致的卡死 Bug (#3514)
- 修复一个 ITTAGE useful 更新条件错误的问题 (#3564)
- 修复一个 Zcmop 扩展中的指令被译码为非法指令的 Bug (#3570) (OpenXiangShan/rocket-chip #10)

后端流水线

Bug 修复
- 持续推进功能 Bug 修复，共修复 30 余例，以下是部分 PR：
- 修复 H 拓展功能 Bug (#3580, #3575, #3569, #3561, #3553, #3551, #3528, #3525, #3524, #3523, #3512, #3510, #3502)
- 修复特权级功能 Bug (#3558, #3557, #3534, #3515, #3496, #3486, #3469, #3434, #3547)
- 修复 Debug 拓展功能 Bug (#3538, #3536, #3472)
- 修复 V 拓展功能 Bug (#3535, #3495, #3494)
时序优化
- 向量访存添加 OG2 (#3482)
- 优化 Rab 状态机转移至 idle 逻辑 (#3517)
- 增加加法器以优化分支计算模块计算 target 时序，删除冗余判断逻辑 (#3520)
- 将访存 issue queue 入队数从 2 降为 1, 缓解时序压力 (#3471)
RVA23 Profile
- 支持可恢复非屏蔽中断 (Smrnmi) 拓展 (#3480)
- 添加 CMO 指令拓展（Zicbom,Zicboz）拓展权限检查及 CSR 相关支持 (#3559)
- 支持加载常数和特殊偏序比较拓展 (Zfa)(#3439)

访存与缓存

CHI 总线
- 完成 CHI2AXI 转接桥设计（OpenNCB），搭建 CoupledL2-OpenLLC-OpenNCB 测试框架
- 添加 non-data error 的处理流程，访问不存在外设时将返回 DECERR (#3458)
RVA23 Profile
- 完成 CMO 扩展对 CSR 的修改要求与指令异常条件的整理，NEMU 上实现相关的 CSR 寄存器与指令异常检查
- 完成 svpbmt 扩展使能信号 PBMTE 的代码实现 (#3521)
性能
- TP meta on L2：相关代码完成到较新 master 的迁移，出现 TP 预取数量大幅下降现象，修复中
- CI 新增性能回归测试，会在每周五自动测试 SPEC06 的性能分数 (#3533)
Bug 修复
- TP 修复 hardcoding 问题，实现对 sv48 的正确支持 (#3487)
- 修复 L2 Cache 中 mergeA 导致预取不及时的性能 Bug（待性能评估）
- 修复 PCredit 仲裁相关，导致 PCredit 丢失或重复分发的 Bug (#3513、#3552)
- 修复 L2TLB 返回的异常处理生成和仲裁逻辑 (#3453、#3588)
时序 & 面积优化
- 时序：完成对 L2 Cache tagArray 的拆分，L2 Cache 模块内部关键路径时序优化至 -40ps
- 面积：整理、裁剪 MemBlock 中的冗余信号，主要包括 exceptionVec 和 fuType 等 (#3560)

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 9 月 5 日 42b6cdf 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 3ld2st 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 SPEC CPU2006 的分数估计情况：

SPECint 2006 est.	@ 3GHz	SPECfp 2006 est.	@ 3GHz
400.perlbench	37.84	410.bwaves	77.28
401.bzip2	25.52	416.gamess	43.52
403.gcc	48.49	433.milc	42.48
429.mcf	58.95	434.zeusmp	56.99
445.gobmk	30.20	435.gromacs	37.38
456.hmmer	41.30	436.cactusADM	48.45
458.sjeng	30.12	437.leslie3d	43.67
462.libquantum	127.52	444.namd	34.30
464.h264ref	57.81	447.dealII	74.82
471.omnetpp	41.79	450.soplex	54.49
473.astar	29.17	453.povray	55.61
483.xalancbmk	75.84	454.Calculix	18.21
GEOMEAN	45.09	459.GemsFDTD	37.24
		465.tonto	36.21
		470.lbm	101.29
		481.wrf	43.52
		482.sphinx3	51.32
		GEOMEAN	47.12

上述分数为基于程序片段的分数估计，非完整 SPEC CPU2006 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！

【香山双周报 59】20240916 期

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后端流水线

访存与缓存

评估

后记

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