【香山双周报 85】20250915 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 85 期双周报。

在本次双周报中，我们非常高兴地向大家宣布，香山要有属于自己的编译器了！香山编译器（XiangShan Compiler Collection, XSCC）是一款基于香山开源高性能 RISC-V 处理器研发的高性能编译器，依托 LLVM 框架开发，专注于访存优化、分支预测改进、循环展开与自动矢量化等微架构级性能提升策略。目前，XSCC 1.0 基于 LLVM 19.1.0 开发。

本次发布为 XSCC v1.0 二进制发行包，提供面向 RISC?V 的交叉编译器（生成 riscv64 目标代码）。可在 Ubuntu 22.04 以上版本的主机 (x86_64) 运行，默认配套的 C 标准库为 glibc。在 GitHub Releases 页面可下载该发行包：https://github.com/OpenXiangShan/xscc/releases。

此外，明天我们将开展新的社区活动，敬请期待~

在过去的两周，前端 V3 重构基本完成，各个 BPU 适配新的前端框架，后端也做了对应修改。访存与缓存主要修复了 V2 的一些 bug，同时开发了一些新的工具。

从本期双周报开始，我们将在性能评估部分加入使用 XSCC 编译的 SPEC 2006 性能数据，供大家参考。

近期进展

前端

? RTL 新特性

? 支持 resolve 更新 BPU（#4962）
? 支持 ICache 动态取指块大小，节省功耗，同时为 64B 取指块做准备（#4999）
? 优化 mbtb、abtb 替换算法，采用 SRAM 实现的 PLRU 以节省面积（#4964）
? 实现 ITTAGE 接入 V3 BPU（#5000，#5020）
? 优化 PHR 更新机制（#4995）
? TAGE-SC 持续开发中，暂未合入（#5001）

? Bug 修复

? 修复 resolve 更新触发的一些 bug

? 修复 IFU 处理跨预测块的、被预测为分支指令的非分支指令时重定向错误的问题（与 #4962 一起合入）
? 协助修复后端 branchUnit 计算分支目标地址错误的问题（与 #4962 一起合入）
? 修复 ubtb 更新条件错误导致多路命中的问题（#5004，#5008）
? 修复 IBuffer 错误传递 identifiedCfi 的问题（#5019）

? 模型探索

? 分析 TAGE 实现，修复两个存在性能问题的方向，实现和 CBP 对齐

? 代码质量

? 重构 IFU、IBuffer 使用 V3 前端参数系统（#4975，#5013）
? 简化 mbtb 参数（#4987）

后端

? Bug 修复

? 后端应提供 FTQ 项的起始 PC（#5017）
? 修复 isRVC 传输逻辑以适应新的 FTQ 设计（#5003）

访存与缓存

? RTL新特性

? （V2）在 CoupledL2 的 MMIOBridge 中，将 clint 的地址范围从 xstilewrap 的映射中排除并重新配置，以集成私有的 clint ip（CoupledL2 #429）
? MMU、LoadUnit、StoreQueue、L2 等模块重构持续推进中
? 重构 NEMU 的访存部分，包括代码整理以及增加 V3 新特性

? Bug 修复

? （V2）修复了 ITLB 在特定周期收到 PWT 响应时卡死的问题（#4983）
? （V2）在 LLTLB 处理 jmp_bitmap_check 请求时初始化 first_s2xlate_fault 信号，以避免 L2TLB 同时处理 allStage 与 noS2xlate 请求时发生问题（#4996）
? （V2）修复了 prefetch hit 计数器实现错误，导致统计得到的预取命中数目大于预取请求数目的问题（#5005）
? （V2）修复了 VSegment 中非对齐访存拆分时地址生成错误的问题（#5006）
? （V2）修复了 LLPTW 中非必要的位图检查逻辑（#0518）

? 工具

? tl-test-new 支持 anvil 模式下的噪声生成（tl-test-new #80）
? 为 CoupledL2 的 TestTop 添加生成二进制格式 CHI log 的功能，用于压缩日志文件大小（CoupledL2 #410）

性能评估

SPECint 2006 est.	@ 3GHz	SPECfp 2006 est.	@ 3GHz
400.perlbench	35.89	410.bwaves	67.22
401.bzip2	25.51	416.gamess	41.01
403.gcc	47.96	433.milc	45.10
429.mcf	59.97	434.zeusmp	51.83
445.gobmk	30.63	435.gromacs	33.67
456.hmmer	41.61	436.cactusADM	46.20
458.sjeng	30.62	437.leslie3d	47.80
462.libquantum	122.58	444.namd	28.94
464.h264ref	56.59	447.dealII	73.63
471.omnetpp	41.50	450.soplex	52.48
473.astar	29.30	453.povray	53.49
483.xalancbmk	72.79	454.Calculix	16.38
GEOMEAN	44.67	459.GemsFDTD	39.71
		465.tonto	36.72
		470.lbm	91.98
		481.wrf	40.64
		482.sphinx3	49.13
		GEOMEAN	44.97

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	b2daf0a
日期	2025/08/29
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

使用 XSCC 编译的 SPEC 2006 性能数据如下所示：

SPECint 2006 est.	@ 3GHz	SPECfp 2006 est.	@ 3GHz
400.perlbench	36.33	410.bwaves	68.97
401.bzip2	25.74	416.gamess	44.43
403.gcc	35.70	433.milc	68.07
429.mcf	61.14	434.zeusmp	51.66
445.gobmk	30.81	435.gromacs	30.72
456.hmmer	46.74	436.cactusADM	66.66
458.sjeng	32.19	437.leslie3d	49.47
462.libquantum	268.14	444.namd	34.47
464.h264ref	61.02	447.dealII	80.67
471.omnetpp	36.09	450.soplex	52.26
473.astar	28.41	453.povray	55.62
483.xalancbmk	78.27	454.Calculix	33.00
GEOMEAN	47.25	459.GemsFDTD	53.37
		465.tonto	29.55
		470.lbm	121.32
		481.wrf	36.72
		482.sphinx3	51.93
		GEOMEAN	50.97

编译参数如下所示：

编译器	XSCC 1.0
编译优化	O3
内存库	jemalloc
-march	rv64gc_zba_zbb_zbs_zbc
其他参数	-ffast-math, -flto

【香山双周报 85】20250915 期

近期进展

前端

后端

访存与缓存

性能评估

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