【香山双周报 67】20250106 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 67 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 ICache MSHR 冲刷后 corrupt bit 未冲刷的问题，后端修复 lui/fld 指令融合在目的寄存器是零寄存器时行为出错的问题，访存和缓存完成 Svnapot（支持 2 的幂次大小页的地址翻译）扩展的实现并合入主线。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 MMIO 取指 + 16b 指令下等待 commit 条件的问题 (#4072)
- 修复一个 ICache MSHR 冲刷后 corrupt bit 未冲刷的问题 (#4112)
功能
- ICache ECC 故障注入（RAS） (#4044)

后端流水线

Bug 修复
- 修复 CSR 指令未能报出地址翻译异常的问题 (#4118)
- 修复 hideleg 寄存器中 LCOFI 的读写依赖问题 (#4070)，NEMU 也进行相应修复 (NEMU #733)
- 修复 CSR 改为部分可流水后未能正确响应冲刷流水信号的问题 (#4079)
- 修复在用户模式 time 寄存器更新出错 (#4132)
- 修复 lui/fld 指令融合在目的寄存器是零寄存器时行为出错的问题 (#4131)
- 修复 Hint 类指令错误融合的问题 (#4108)
- NEMU 修复 SGEI 中断优先级异常问题 (#733)
时序/面积优化
- 将浮点/向量 Regfile 改为分 4 块 (#4088)
- 修复 rob 中出队刷新流水线以及向量异常时序问题 (#4075)
- 将判断向量复杂译码判断信号改为由指令编码直出 (#4066)
- 将 CSR 输出到前端/访存的读写地址/数据打拍 (#4119)
工具
- 添加 Top-Down 后端相关硬件性能计数事件（#4122）

访存与缓存

RVA23 Profile
- 完成 Svnapot（支持 2 的幂次大小页的地址翻译）扩展的实现并合入主线 (#4107)
Bug 修复
- 修复 UncacheBuffer 有空项时仍无法入队导致卡死的 Bug (#4096)
- 修复内存返回数据与异常检查错拍导致误报 guest page fault 的 Bug (#4090)
- 修复若干向量有关的 Bug，主要包括非对齐、异常处理和部分边界条件等 (#4084)、(#4085)、(#4086)、(#4101)、(#4103)
- 修复 LoadUnit 中，因 fast replay 导致的死锁问题 (#4102)
- 修复一系列 SnpOnce/SnpStash 相关的嵌套 Bug (CoupledL2 #306)、(CoupledL2 #308)、(CoupledL2 #309)
- 修复 MCP2 打开的情况下，替换算法 retry 信号没有维持 2 拍的 Bug (CoupledL2 #303)
预取
- 修复 VBOP 预取访问 TLB 时 PMP / PMA 检查的连线错误 (CoupledL2 #312)
PPA 优化
- 删除 MainPipe 中重复信号 (#4117)
- 减少 LoadQueueReplay 项数，面积减小 2.85%，功耗降低 1.59% (#4082)
工具
- OpenLLC 支持 Top-Down 性能分析 (#4113)

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 1 月 6 日 718a93f 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	35.70	410.bwaves	66.96
401.bzip2	25.54	416.gamess	40.91
403.gcc	46.68	433.milc	45.37
429.mcf	58.12	434.zeusmp	52.23
445.gobmk	30.35	435.gromacs	33.70
456.hmmer	41.60	436.cactusADM	46.19
458.sjeng	30.38	437.leslie3d	46.16
462.libquantum	122.52	444.namd	28.91
464.h264ref	56.63	447.dealII	73.40
471.omnetpp	39.51	450.soplex	52.24
473.astar	29.23	453.povray	53.39
483.xalancbmk	72.11	454.Calculix	16.38
GEOMEAN	44.15	459.GemsFDTD	36.94
		465.tonto	36.71
		470.lbm	91.19
		481.wrf	40.63
		482.sphinx3	48.59
		GEOMEAN	44.62

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 67】20250106 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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