【香山双周报 61】20241014 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 61 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，前端修复了一个取指块跨页的 Bug，后端 Debug 拓展支持了 H 拓展的硬件断点调试，访存和缓存部分继续完善向量访存 fault-only-first 指令的实现。本期还更新了昆明湖架构近期性能。

近期进展

前端

Bug 修复
- 修复一个取指块跨页导致的 gpaddr 被错误丢弃的 Bug (#3719)
- 修复 Zcb 扩展中算术指令被识别为非法指令的问题 (#3721 OpenXiangShan/rocket-chip #14)

后端流水线

Bug 修复
- 持续推进功能 Bug 修复，当前版本致命和严重 Bug 趋于收敛：
- 修复连续 redirect 情况下 vtype 恢复错误 (#3705)
- 修复 CSR 寄存器一系列读写以及权限检查相关错误 (#3717, #3701, #3700, #3703)
- 修复 rtl 未正确指导 NEMU 中 mip.LCOFIP 更新的错误 (#3710，#572)
- 修复向量访存异常处理相关错误 (#3722, #3720, #3714, #3704, #3702, #3695)
- 修复 mstatus.FS 关闭时，vfslide1up/down 未报非法指令异常的错误 (#3696)
时序/功耗优化
- 计划重构 LoadDependency 设计：通过重构 ldcancel 依赖链 cancel 逻辑，优化 issue queue 内时序，争取增加 issue queue 容量
RVA23 Profile
- Debug 拓展支持 mcontrol6，废弃 mcontrol, 以支持 H 拓展的硬件断点调试 (#3693)
- Smrnmi 拓展：提供两种 NMI 中断，并提供中断线接口 (#3691)

访存与缓存

CHI 总线
OpenLLC：CHI-L3 接入 SoC 出现性能下降，原因定位到与转接桥并发度有关
CHI 转接桥：OpenNCB 支持大于 15 的内存请求并发；OpenNCB + NoC 框架下在双核情况下支持最大 45 的内存请求并发度
RVA23 Profile
继续完善向量 vstart、trigger 的支持、向量访存 fault-only-first 指令的实现，并修复一系列 Bug。目前已经合入主线 (#3690)
Bug 修复
修复预取请求发生 guest page fault、以及发生 gpf 后出现重定向的处理逻辑 (#3697)
修复非对齐请求未成功将 gpaddr 写入 htval 或 mtval2 寄存器的 Bug (#3699)
修复非对齐 AMO 指令在 NEMU 上的 Bug
时序 & 面积优化
优化 MemBlock 中 TLB 物理摆放位置以及 TagArray 相关的关键路径，内部时序违例优化至 -47ps
调整 CoupledL2 端口约束，L2 内部时序违例优化至约 -60ps
工具
性能计数器：Coupled L2 HPM 接入香山 CSR，并优化输出格式 (#3708)
CHIron (CHI Log)：完成二进制格式的设计实现，改善记录文件大小和解析速度

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 10 月 12 日 75dea01 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	37.87	410.bwaves	75.03
401.bzip2	25.53	416.gamess	43.49
403.gcc	46.48	433.milc	43.59
429.mcf	57.44	434.zeusmp	56.84
445.gobmk	30.16	435.gromacs	37.40
456.hmmer	40.83	436.cactusADM	48.59
458.sjeng	30.23	437.leslie3d	43.70
462.libquantum	125.15	444.namd	34.69
464.h264ref	57.82	447.dealII	74.58
471.omnetpp	39.69	450.soplex	54.58
473.astar	29.00	453.povray	56.00
483.xalancbmk	74.77	454.Calculix	18.32
GEOMEAN	44.47	459.GemsFDTD	37.98
		465.tonto	38.18
		470.lbm	102.01
		481.wrf	42.59
		482.sphinx3	52.55
		GEOMEAN	47.40

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 61】20241014 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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