【香山双周报 102】20260511 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。本次是第 102 期双周报。
基于香山昆明湖 V2 二次开发的进迭时空第三代高性能 RISC-V 处理器核 X200 研发完成！X200 在传统云计算处理器核的基础上，面向云端 Agent 应用与旗舰级终端 Agent 应用进行了针对性优化，SPECInt 2006 性能达到 16.0 分/GHz，单核频率可达 3.3GHz；相比 X100，单位性能提升 100% 以上，达到 SPECint 2006 50 分/Core。
相比使用了昆明湖 V2，更让我们高兴的是 X200 的研究过程中使用了全套的香山开源基础设施，这是支撑 X200 走向可量产状态的冰山水面下部分。这些开源工具链极大加速了 X200 二次开发的效率，为 X200 的质量提供了有力保障。
关于香山近期开发进展，前端在优化时序的同时进行 2-fetch 实现；后端和访存修复了一些功能 bug，并继续推进新版 L2 的设计；XSAI 为矩阵模块添加了 FP8 支持，同时优化了代码质量和评估工具。
近期进展
前端
- RTL 新特性
- 实现初版 2-prefetch 方案（#5775）
- Bug 修复
- （V2）协同后端组修复 satp 更新后出现异常时 xepc 和 xtval 寄存器更新错误的问题（#5860）
- 修复 IFU 处理跨页指令引起的异常时标记错误的问题（#5874）
- PPA 优化
- 使用 SRAM 保存 TAGE useful counter 以节省面积（#5852）
- 调整 BPU 顶层处理 mbtb attribute 的流水级划分以提升时序（#5842）
- 代码质量
- 移除 MBTB 中一个可能引起误解的参数（#5891）
后端
- Bug 修复
- （V2）前端组协同下修复 satp 更新后出现异常时 xepc 和 xtval 寄存器更新错误的问题（#5860）
- （V2）修复每条 jump 指令执行时都会触发的 redirect 的问题（#5867）
- （V2）为 mtvec 添加初始化值（#5862）
访存与缓存
- RTL 新特性
- 实现了 DCache mshr 的 store-load 前递（#5870）
- 持续推进新版 L2 设计
- Bug 修复
- 修复了 L2TLB 中错误使用 PPN 截断位来索引 cfs 的问题（#5858）
- 修复了 StoreQueue 处理跨 16 字节访存时的行为（#5855）
XSAI
- RTL 新特性
- 矩阵模块支持 FP8 精度（XSAI #61）
- 正在评估矩阵模块的 8 通道访存
- 正在与后端组配合实现 BF16 标量与向量
- Bug 修复
- 修复 CUTE 的一处调度错误（XSAI #62）
- 代码质量
- 添加 Makefile 对 CUTE 代码更改的跟踪（XSAI #63）
- firmware 编译加速（xsai-env #4）
- 评估工具
- checkpoint 并行仿真（xsai-env #11）
性能评估
处理器及 SoC 参数如下所示：
| 参数 | 选项 |
|---|---|
| commit | f65a4e6c3 |
| 日期 | 2026/05/07 |
| L1 ICache | 64KB |
| L1 DCache | 64KB |
| L2 Cache | 1MB |
| L3 Cache | 16MB |
| 访存单元 | 3ld2st |
| 总线协议 | CHI |
| 内存配置 | DDR4-3200 |
性能数据如下所示：
| SPECint 2006 @ 3GHz | GCC15 | XSCC | SPECfp 2006 @ 3GHz | GCC15 | XSCC |
|---|---|---|---|---|---|
| 400.perlbench | 48.42 | 47.53 | 410.bwaves | 85.27 | 89.88 |
| 401.bzip2 | 27.43 | 28.28 | 416.gamess | 57.05 | 53.23 |
| 403.gcc | 55.26 | 38.88 | 433.milc | 64.93 | 64.04 |
| 429.mcf | 61.00 | 55.47 | 434.zeusmp | 71.27 | 64.66 |
| 445.gobmk | 38.94 | 40.10 | 435.gromacs | 37.20 | 34.38 |
| 456.hmmer | 54.38 | 64.72 | 436.cactusADM | 76.13 | 87.68 |
| 458.sjeng | 38.87 | 39.48 | 437.leslie3d | 56.26 | 56.36 |
| 462.libquantum | 136.67 | 294.84 | 444.namd | 43.23 | 45.23 |
| 464.h264ref | 63.46 | 71.99 | 447.dealII | 64.25 | 68.39 |
| 471.omnetpp | 41.07 | 39.47 | 450.soplex | 52.12 | 63.93 |
| 473.astar | 30.42 | 29.63 | 453.povray | 73.34 | 65.77 |
| 483.xalancbmk | 75.83 | 84.61 | 454.Calculix | 43.74 | 39.61 |
| GEOMEAN | 50.90 | 54.07 | 459.GemsFDTD | 63.50 | 63.95 |
| 465.tonto | 52.59 | 35.01 | |||
| 470.lbm | 125.82 | 133.04 | |||
| 481.wrf | 54.96 | 41.58 | |||
| 482.sphinx3 | 59.39 | 62.42 | |||
| GEOMEAN | 61.07 | 59.18 |
编译参数如下所示：
| 参数 | GCC15 | XSCC |
|---|---|---|
| 编译器 | gcc15 | xscc |
| 编译优化 | O3 | O3 |
| 内存库 | jemalloc | jemalloc |
| -march | RV64GCB | RV64GCB |
| -ffp-contraction | fast | fast |
| 链接优化 | -flto | -flto |
| 浮点优化 | -ffast-math | -ffast-math |
| -mcpu | - | xiangshan-kunminghu |
注：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。
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://docs.xiangshan.cc/
- 香山用户手册：https://docs.xiangshan.cc/projects/user-guide/
- 香山设计文档：https://docs.xiangshan.cc/projects/design/
编辑：徐之皓、吉骏雄、陈卓、余俊杰、孙际儒、李衍君