【香山双周报 63】20241111 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 63 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，前端添加 FTB pred_data 寄存器的复位，后端 VS/S/M 模式双重陷入拓展 (Ss/mdbltrp) 合入主线，访存和缓存部分修复 CMO.clean / flush 操作在 L1 miss、L2 hit 时的 Bug。本期还更新了昆明湖架构近期性能。

近期进展

前端

Bug 修复
- 添加 FTB pred_data 寄存器的复位 (#3628)
- 后端的重定向带有异常时不进行预取 (#3787)
性能
- 从未改变过 target 的间接跳转不进入 ITTAGE 间接跳转预测器 (#3718)
功耗
- FTB 关闭时不进行更新 (#3543)

后端流水线

Bug 修复
- 修复 Debug 模式相关问题：
  - 修复重定向后，step 指令提交时多提交一条指令的问题 (#3828)
  - 修复 nmie 为 0 时，debug 中断无法响应的问题 (#3826)
  - 修复原子访存在 trigger 触发 break point 异常时 mtval 更新错误 (#3803)
- 修复 mip 寄存器赋值不完全的问题 (#3827)
- 修复 XStrap 指令没有正确停止仿真的问题 (#3848)，NEMU 也完成了对应修改 (#639)
- 修复虚拟中断注入后，未能陷入正确特权级的问题 (#3812)
- NEMU 修复部分译码错误，未触发非法指令异常等问题 (#646, #628, #645)
时序/面积优化
- 读取 vl 状态时，消除 old vd 操作数 (#3847)
- 删除 rob 表项中冗余参数变量 (#3833)
RVA23 Profile
- VS/S/M 模式双重陷入拓展 (Ss/mdbltrp) 已合入主线（#3789）
- 支持 critical-error 检查以及进入 critical-error state (#3793, #3835)
- 初步支持暂停提示拓展 (Zihintpause) (#3823)
- 支持标量/向量半精度浮点拓展 (Zfh/Zvfh) (#3840)
- NEMU 支持作为 REF 时对 icount/itrigger 检查 (#614)

访存与缓存

CHI 总线
- 通过提高 CHI 转接桥并发度与 TL 版本对齐 SPEC CPU2006 libquantum 测试点性能，但是其他测试点仍然存在性能严重倒退问题
Bug 修复
- 修复 CMO.clean / flush 操作在 L1 miss、L2 hit 时的 Bug (#3814)
- 修复非对齐访存指令访问 mmio 空间时，mcause 设置错误的 Bug (NEMU #650)
- 修复非对齐访存指令发生 guest page fault 时，写入 *tval 的 gpaddr 有误的 Bug (#3809)、(#3822)
- 修复取指发生 guest page fault 时，因地址位宽问题导致写入 *tval 的 gpaddr 被截断的 Bug (#3795)
PPA 优化
- 调研 MemBlock 的一系列面积优化点，主要包括队列项数裁剪、冗余逻辑删除、功能单元合并等
工具
- TL-Test 验证框架：在 tl-test-new 中添加 CMO 的测试环境，目前可以在 tl-test-new 上运行 CMO transaction (#3804)
- 在 DiffTest store event 中添加 PC 和 RobIdx 等信息辅助调试 (difftest #499)

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%。SPEC CPU2006 使用 gcc 12 进行编译，开启 O3 优化，采用 jemalloc 内存库，设置 SPECfp 2006 的-ffp-contraction 选项为 fast，指令集为 RV64GCB。我们使用 11 月 08 日 fbdb359 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 SPEC CPU2006 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	38.17	410.bwaves	76.73
401.bzip2	25.55	416.gamess	43.51
403.gcc	47.25	433.milc	44.07
429.mcf	58.61	434.zeusmp	56.96
445.gobmk	30.29	435.gromacs	37.46
456.hmmer	40.83	436.cactusADM	49.48
458.sjeng	30.27	437.leslie3d	44.93
462.libquantum	124.52	444.namd	34.73
464.h264ref	57.82	447.dealII	75.09
471.omnetpp	39.74	450.soplex	54.54
473.astar	29.00	453.povray	56.03
483.xalancbmk	74.59	454.Calculix	18.35
GEOMEAN	44.64	459.GemsFDTD	37.94
		465.tonto	38.21
		470.lbm	102.06
		481.wrf	43.45
		482.sphinx3	53.21
		GEOMEAN	47.75

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 63】20241111 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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