【香山双周报 108】20260803 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 108 期双周报。
7 月 21 日，著名计算机专家毛德操老师到访开芯院，并为大家带来了题为《人工智能与处理器芯片》的讲座。
毛老师与香山的缘分不止于此，他还撰写过《RISC-V CPU 芯片设计：香山源代码剖析》。这本书是毛老师在76岁（2021年），自己 1 个人，时常工作近 10 小时/天，花费 3.5 年的时间著作而成。成书时，毛老师已经79岁。
香山的核心团队也与毛老师进行了深入交流，听取毛老师多年来对产业界的深刻见解和宝贵经验。毛老师能够认同香山的设计理念，这让我们感到非常荣幸，我们也将继续努力，将香山越做越好，成为开源处理器领域的标杆。
关于香山近期开发进展，前端继续优化时序；后端修复了 V2 的一些 bug，同时校准了 topdown 计数器；访存与缓存实现了双通道 TileLink 总线，并对 LSU 进行了优化；XSAI 更新了 AME 版本，同时修复了若干 bug。
近期进展
前端
- PPA 优化
- 优化 ICache DataArray 读使能相关信号时序（#6221）
- 优化 IFU 指令边界计算逻辑及 ICache miss 路径时序（#6219）
- 使用控制流指令（分支、跳转）的 position 代替其 offset，减少关键路径上无谓的加减法运算（#6253）
后端
- 功能验证与依赖更新（V2）
- 更新 ready-to-run 中的 NEMU 引用，以同步近期的验证支持（#6252、#6266）
- Bug 修复（V2）
- 修复调试模式下双重陷阱不应触发
criticalError的问题（#6224） - 修复
s_EX_DT应由sstatus.SDT控制的问题（#6256） - 使用同步后的 CPU 复位信号复位 trace 流水线（#6257）
- 修复 NMI 与异常同时发生时错误陷入 HS/VS 事件的问题（#6258）
- 性能分析（V2）
- 校正 TopDown 分析中内存停顿的归因：根据具体的内存压力信号区分 load 与 store 停顿（#6179）
访存与缓存
- RTL 新特性
- 新增一个 DCache 节点以实现双通道的 TileLink 总线（#6178）
- 实现了 Zabha 扩展（#6248）
- Bug 修复
- 拒绝无效的 TLB 更新以及非物理地址 store 的唤醒操作（#6275）
- 性能优化
- 优化了严格 StoreSet 预测（#6286）
- 在 loadUnit 中添加对 RRBankConflict 仲裁器的支持（#6242）
XSAI
- RTL 新特性
- AME 版本更新至 XSAI AME proposal 14（XSAI #77）
- ZhuJiang LLC 的集成支持（XSAI #91）
- Bug 修复
- 修复了 mcsr 的别名 CSR 读写错误（XSAI #98）
- 修复 AmuCtrlBuffer 的 redirect 逻辑，与 ROB 对齐（XSAI #99）
- 修复 AmuCtrlBuffer 内部 PriorityEncoder 的未定义行为（XSAI #100）
- 修复 LSQ 对于缓冲溢出的过于严格的断言检查（XSAI #101）
- 修复 mfence 指令未阻塞后续指令导致的死锁（XSAI #102）
- 代码质量
- CUTE 提供 msync 数量配置接口（XSAI #95）（CUTE #34）
- 移除冗余的 mtilem/n/k 重置逻辑（XSAI #97）
性能评估
处理器及 SoC 参数如下所示：
| 参数 | 选项 |
|---|---|
| commit | a97570144 |
| 日期 | 2026/07/30 |
| L1 ICache | 64KB |
| L1 DCache | 64KB |
| L2 Cache | 2MB |
| 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 | 51.92 | 52.22 | 410.bwaves | 121.09 | 105.65 |
| 401.bzip2 | 30.04 | 30.58 | 416.gamess | 58.30 | 55.84 |
| 403.gcc | 56.24 | 39.91 | 433.milc | 71.21 | 68.92 |
| 429.mcf | 71.32 | 63.98 | 434.zeusmp | 78.07 | 67.87 |
| 445.gobmk | 39.95 | 40.49 | 435.gromacs | 38.27 | 35.16 |
| 456.hmmer | 55.24 | 67.00 | 436.cactusADM | 80.70 | 93.11 |
| 458.sjeng | 39.44 | 40.73 | 437.leslie3d | 60.88 | 61.17 |
| 462.libquantum | 138.63 | 305.37 | 444.namd | 43.07 | 45.22 |
| 464.h264ref | 69.80 | 74.93 | 447.dealII | 74.36 | 74.52 |
| 471.omnetpp | 43.60 | 42.84 | 450.soplex | 60.07 | 71.35 |
| 473.astar | 32.74 | 32.28 | 453.povray | 76.41 | 72.29 |
| 483.xalancbmk | 83.75 | 93.51 | 454.Calculix | 42.73 | 40.73 |
| GEOMEAN | 54.11 | 57.60 | 459.GemsFDTD | 72.22 | 73.41 |
| 465.tonto | 54.18 | 37.50 | |||
| 470.lbm | 128.82 | 146.74 | |||
| 481.wrf | 61.76 | 45.03 | |||
| 482.sphinx3 | 61.01 | 63.57 | |||
| GEOMEAN | 66.11 | 63.57 |
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、孙际儒、李衍君