【香山双周报 89】20251110 期
欢迎来到香山双周报专栏，我们将通过这一专栏定期介绍香山的开发进展。我们期待您的贡献。
本次是第 89 期双周报。
香山开发方面，前端继续修复 BPU 重构带来的性能 bug~~希望下次双周报时性能能够达到重构前水平~~。后端推进 V3 向量单元的新设计实现，同时优化了 V2 后端的时序。访存持续推进 V3 各个模块的重构与测试，并且修复了一些 V2 功能 bug，优化了时序，提升了代码质量。
开发花絮
双核昆明湖 V2 成功在 FPGA 上以 50MHz 启动 GUI OpenEuler 24.03！我们还成功运行了 LibreOffice，并且来了一把~~激情四射~~的 DOOM！这标志着香山验证工作的一个里程碑，也给了我们更大的信心。
由于 FPGA 频率比较低，因此启动稍慢，还望大家耐心观看~
（由于 GitHub 的限制，请大家移步公众号观看）
~~请忽略画质问题，这是极为艺术的摇晃镜头~~
近期进展
前端
- RTL 新特性
- 支持 RISC-V 特权手册 v1.13 引入的 Hardware Error 异常（#4770）
- 启用 UBTB 快速训练（#5145）
- 移除 UBTB 的 takenCnt 和 valid 域（#5157）
- 实现 SC 预测器的 globalTable（#5150）
- 支持 PHR 追踪分支 target（#5169）
- ABTB 快速恢复、MicroTAGE 等新性能特性探索中
- Decoupled BPU train、commit 通路重构进行中
- Bug 修复
- 修复 ABTB、MBTB SRAM 读出数据没有被寄存导致的 X 态传播问题（#5153, #5158）
- 修复 ABTB 训练条件相关问题（#5160）
- 修复 MBTB multi-hit 冲刷逻辑 waymask 非 one-hot 的问题（#5181）
- 修复 TAGE BaseTable、MBTB set 索引计算有误的问题（#5155）
- 修复 PHR 指针元数据错位相关问题（#5139）
- 修复 WriteBuffer 写端口连线相关问题（#5143）
- 修复 IBuffer 在入队项数量为 0 时仍然记录 exception 的问题（#5147）
- 时序优化
- （V2）更换 FTQ 的双端口 SRAM 为寄存器（#5142）
- 面积优化
- 支持 ICache WayLookup 仅存储上电/重定向后遇到的第一条 exception（#4959, #5165）
- 代码质量
- 重构 s1 预测器组的快速训练接口（#5144）
- 重构 MBTB alignBank，顺便修复了 bank 索引计算有误的问题（#5159）
后端
- RTL 新特性
- 正在推进 V3 向量单元的新设计实现
- 支持 OpenSBI 的 PMU 扩展（#5172）
- 参数化设计 PMP 和 PMA（#5177）
- 时序优化
- 继续推进对 V2 向量运算单元时序的优化
访存与缓存
- RTL 新特性
- MMU、LoadUnit、StoreQueue、L2 等模块重构与测试持续推进中
- Bug 修复
- 修复 TLB 刷新逻辑错误的问题。在hfence.vvma、 sfence.vma 且 v=1、或者 mbmc.BME = 1 且 CMODE = 0 时忽略地址匹配，直接刷新所有 TLB 条目（#5114）
- 修复 VsegmentUnit 中拆分非对齐元素时没有锁存 Paddr 的 Bug。该 Bug 会导致错误发起访存请求（#5164）
- 修复 TLB 处于 onlyS2 阶段时 gpaddr 与 vaddr 不同的问题（#5189）
- 时序
- 修复了 PTW 的时序问题（#5170）
- 正在修复 LoadReplayQueue 以及 DCache 中的时序问题（#5185）
- 代码质量
- 将 beu 中的 IntBuffer 移动到 L2Top 以进行分区（#5110）
- 移除了顶层模块 XSCore 中所有的组合逻辑，仅保留连线逻辑（#5120）
- 对 PMP 与 PMA 进行参数化（#5177）
- 调试工具
- 在 DCache 与 LDU 中新增一些硬件性能计数器（#5166）
- 继续完善 CHI 相关基础设施 CHIron 的功能（CHIron）
性能评估
| SPECint 2006 est. | @ 3GHz | SPECfp 2006 est. | @ 3GHz |
|---|---|---|---|
| 400.perlbench | 35.82 | 410.bwaves | 67.23 |
| 401.bzip2 | 25.40 | 416.gamess | 40.96 |
| 403.gcc | 47.81 | 433.milc | 45.06 |
| 429.mcf | 60.26 | 434.zeusmp | 51.80 |
| 445.gobmk | 30.24 | 435.gromacs | 33.58 |
| 456.hmmer | 41.60 | 436.cactusADM | 46.20 |
| 458.sjeng | 30.35 | 437.leslie3d | 47.88 |
| 462.libquantum | 122.66 | 444.namd | 28.86 |
| 464.h264ref | 56.55 | 447.dealII | 73.57 |
| 471.omnetpp | 41.43 | 450.soplex | 52.49 |
| 473.astar | 29.12 | 453.povray | 53.44 |
| 483.xalancbmk | 72.71 | 454.Calculix | 16.37 |
| GEOMEAN | 44.54 | 459.GemsFDTD | 39.73 |
| 465.tonto | 36.65 | ||
| 470.lbm | 91.98 | ||
| 481.wrf | 40.65 | ||
| 482.sphinx3 | 49.09 | ||
| GEOMEAN | 44.94 |
我们使用 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%。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。
编译参数如下所示：
| 编译器 | gcc12 |
| 编译优化 | O3 |
| 内存库 | jemalloc |
| -march | RV64GCB |
| -ffp-contraction | fast |
处理器及 SoC 参数如下所示：
| commit | 1e9f1b4 |
| 日期 | 2025/11/07 |
| L1 ICache | 64KB |
| L1 DCache | 64KB |
| L2 Cache | 1MB |
| L3 Cache | 16MB |
| 访存单元 | 3ld2st |
| 总线协议 | TileLink |
| 内存延迟 | DDR4-3200 |
相关链接
- 香山技术讨论 QQ 群：879550595
- 香山技术讨论网站：https://github.com/OpenXiangShan/XiangShan/discussions
- 香山文档：https://xiangshan-doc.readthedocs.io/
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编辑：徐之皓、吉骏雄、陈卓、余俊杰、李衍君