#香山调试直播# 香山芯片调试目标完成!

记录一些流水账:

2021年6月22日,香山在RISC-V中国峰会上第一次亮相,这是当时公开的国际上性能最高的开源RISC-V处理器核设计,受到国内外的很多关注,如今在GitHub上已有近2500个Star,250多个Fork。虽然我们的报告是中文的,但却有不少英文报道,甚至还有来自俄罗斯的关注。可以说,香山成为国际上最受关注的开源芯片项目之一。

2021年7月15日,第一代香山“雁栖湖”流片。但接下来由于受到全球芯片产能影响,我们不得不经历漫长的等待期。因为许久没有回片后的消息,有一些关注香山的朋友发来小心翼翼的询问:“香山是不是流片失败了?”流片失败,就是指香山无法点亮,也就意味着它就是一块石头。

2022年1月20日,等待了整整半年,香山终于回片了。硬件调试存在很大不确定性,很可能1个bug就会需要耗上1-2个月才能解决。而硬件问题解决不了,软件调试就会受到影响。尽早发现硬件问题,此时的香山就如同刚从医院拿回来的一份尚未打开的检查报告——面对它心中充满忐忑,不知道结果是好是坏。如果要等春节假期结束后才能看报告,这个年我们会过得心里很不踏实。另外,还存在一个不确定性,就是疫情防控。前段时间北京出现疫情,导致不少同学无法回家。但另一方面,由于冬奥会、两会等一系列活动,如果其他地方出现疫情,也可能导致离京后一段时间内甚至整个2月不能返京,那就会再空耗一个月。

我们希望能尽早消除一些不确定性,否则过年心里也不踏实。时间,对于香山调试非常宝贵。于是,香山团队的多位小伙伴(徐易难、李作骏、王诲喆、勾凌睿、张紫飞、蔺嘉炜、李乾若、甄好)决定留在北京攻关调试,加上唐丹和我,组成了一支攻关调试小分队。其中有几位是因为老家疫情而留在了北京,也有本来就是北京人,除了这些这些线下的小伙伴,还有全国各地的老师和同学一起在线参与。

1月26日开始,采用香山枫叶红底色的主板陆续从深圳寄到北京。此前,1月22-24日,深圳团队的蔡晔老师、刘彤、何伟等已经在深圳焊好主板,完成了初步的调试,包括系统时钟、串口、Flash等,验证IO通路正确。

1月29日,调试攻坚战正式打响了。调试过程一开始出乎意料地顺利,虽然有些小曲折,但都很快解决。到1月30日,我们取得了不错的战果:
•CPU频率从24MHz切到1GHz;
•DDR4-2400初始化成功,并稳定运行;
•Linux正常启动进入Shell;
•CoreMark成功运行,5.3分,与仿真完全一致。

1月30日晚上,收到了中国科学院大学公共管理学院刘继安老师的消息,是她和博士后徐艳茹希望观摩香山调试。晚上9点,徐博士先来到了调试现场,拍了几张照片,然后便跟我们说,她春节也不能回去过年,希望能全程观摩香山的调试过程。我们觉得应该很快就可以结束调试了,便欣然答应。但任何事情都不要高兴太早!

1月31日,大年夜。就在我们认为可以“牛年事、牛年毕”,可以在牛年就能跑出SPEC CPU2006分值、初步完成调目标时,现实狠狠地打了我们的脸——在运行SPEC CPU2006时,DDR4-2400稳定性存在问题,会导致返回数据出现随机错误。DDR是芯片调试过程最麻烦的问题,看来我们终究还是要面对。

我们分头吃年夜饭。下午2点,唐丹老师回家和家人一起吃了顿年夜饭;下午4:30,唐老师又过来和我们一起吃了一顿年夜饭,然后回到调试作战室放松:春晚,PS5,瓜子……晚上7点,我再回家和家人又吃了一顿年夜饭。一个难忘的大年夜!

大年初一到初三,大家休息了三天。

初四,重新整装上阵。内存专家李作骏全力攻占DDR稳定性问题,其他人全力配合。全志D1-H项目负责人孙彦邦提到当时在全志时DDR调试也是难点,他推荐了在Linux下的memtester来测试内存。

初五,徐易难很快便在Linux下编译好memtester,并开始测试。初步测试访存确实不稳定,内存在作Bit Flipping时会出现8KB数据不正确。于是开始尝试修改CPU频率,1GHz提高到1.1GHz,1.26GHz,但都不稳定;那就给CPU降频,降到800MHz、600MHz,似乎访存稳定性好一些,但还是会随机出错。

唐丹老师查看DDR PHY手册,发现PHY和DIMM的VRef配置不同步,修改后稳定性得到改善,但memtester还是会出现随机访存出错,只是出现概率降低了。但是,哪怕概率再低,也不可接受——对于理论上1GHz频率下每秒可运行60亿条指令的香山来说,哪怕是亿分之一的随机出错概率,也意味着每秒会出现几十次访存数据错误,这是不可接受的。我们必须要把访存调稳定。

初六,大家继续尝试——修改DDR Trainimg参数,修改Linux启动时内存容量,改变DDR供电电压……始终无法消除DDR访存的随机出错问题。我们怀疑DDR信号完整性问题,希望看一下DDR信号的眼图。开始一通打电话借设备,我们借到了一台DDR逻辑分析仪。这这台设备和HMTT很像,也是插在DIMM槽,但它内部提供高频采样时钟,可以直接抓DDR访存数据信号。我们花了半天的时间研究如何使用,当搞清楚后,发现在DDR-2400配置下采不到预想的信号。晚上9点多,打电话给设备代理商,被告知这台设备采购时没有选支持2400的模块,现在还支持DDR-1600。燃起的希望又熄灭了。

初七,唐丹老师又开始打一轮电话,又向郝沁汾老师借来一台示波器。有人建议看一下电源是否稳定,波动幅度是否太大,可以换一下精密电源。唐老师、徐易难立刻开始测试电源稳定性,发现真的会出现上下60-80mV的波动。那时,看到这个几十毫伏的波动,似乎大家心里涌出一丝欣喜,希望这就是DDR访存不稳定的问题所在。唐丹马不停蹄地区采购精密电源,不幸的是在换电源后,我们使用最多、相对最稳定的一块板卡“牺牲”了——烧了!来不及难过,立刻又切换到另一块板卡开始测试起来。结果有点沮丧,换了精密电源后依然无法消除访存随机性问题。

李作骏通过对DDR信号进行仿真,发现DDR DQS信号的ODT参数设置存在问题,同时把所有的访存性能相关的参数调到最保守设置。大家又寄希望于这次DDR参数修改。

此时,于是另一条调试网卡的战线开始启动,由王诲喆担任主攻手:测试网卡时钟信号、调整GMAC频率,设置设备树,修改驱动——网卡很快就被识别出来了,能看到网卡能收包了,但是问题是不能发包。

初八,跑了一个晚上的memtester,连续运行了12个小时,只有一个访存出错。这次稳定性得到了极大的提高,但还没有彻底解决,运行SPEC CPU依然出错。这时,大家决定尝试一下将DDR降频到1600。DDR-1600配置下,李作骏又对DDR Training做了优化,调高了Refresh Burst数量,激动人心的时刻发生了——之前跑不过的SPEC CPU应用都能跑完了!DDR访存稳定性问题终于解决了!

从初八开始,勾凌睿便开始用SPEC CPU2006程序烤机,香山频率设置为1GHz,DDR设置为1600,连续几十个小时的运行,再也没有出现过错误了。当然,这并不是最终目标,我们知道DDR访存性能对整个香山芯片的性能至关重要,接下来我们还继续优化DDR性能。

另一条战线,王诲喆仍然在调试网卡。在香山上用tcpdump能看到从另一台机器发过来的网络包,对比发送端的wireshark,内容正确。但是发送始终存在问题,ping依然不通。

初九,跑了一天的SPEC CPU,再也没有出错了,大家开始期待香山的SPEC CPU 2006分值了。网卡调试那边,手动修改了mac地址后,香山能收到ping,但是发送依然有问题。

初十,在修复了一个串口驱动小问题后,终于得到SPEC CPU 2006分值了,香山在1GHz频率、DDR-1600配置下,分值为5.97。这个数字对于香山来说,是一个里程碑。但我们知道,这并不是香山的真实性能,因为这是把DDR-2400降频为DDR-1600后得到的结果,从数据来看,很多访存密集型应用性能受到了很大的影响。如果把DDR进一步优化,香山性能还将进一步提升。我们根据Roofline模型推演访存性能优化目标。

正月十二,王诲喆也终于将网卡调通,香山功能基本完备。有了网络,大家就可以远程访问香山了。

正月十五,李作骏对DDR-1600时序进行了初步优化,之前受DDR访存的应用性能得到了大幅提升,比如bzip2-liberty的运行时间从483s降到了265s。这也意味着SPEC CPU2006分值即使在DDR降频的情况下还可以有很大的提升。

至此,历时近3个星期的香山攻关调试取得了圆满成功。香山调试直播完毕。

衷心感谢所有关注和支持香山的朋友!后续我们仍然会向大家介绍香山后续的性能优化进展。

—————

图1:调试攻关任务清单完成!
图2:与DDR访存稳定性战斗
图3:稳定运行SPEC CPU2006程序
图4:网卡正常工作
图5:SPECCPU 2006分值与对应配置
图6:Roofline模型推演访存性能优化目标
图7-9:香山调试现场

【沈阳疾控紧急健康提醒:来(返)沈人员主动报备[话筒]】2022年2月6日,广西壮族自治区百色市德保县都安乡伏计村陇意屯调整为高风险地区,维也纳国际酒店(德保腾飞广场店)调整为中风险地区。 2月6日晚,广西壮族自治区百色市新冠肺炎疫情防控工作领导小组指挥部发布通告称,2月7日0时起,百色市全域执行“不进不出”措施,百色辖区内县域之间、乡镇之间执行“不进不出”措施。

当前正处于节后复工期间,人员流动性较大,来(返)沈人员较多,疫情输入风险持续存在,外防输入压力较大。2月7日,沈阳市疾控中心提醒广大市民朋友:

一、中高风险地区来(返)沈人员一律实施14天集中隔离医学观察。同时对前14日来(返)沈人员开展排查,进行严格14天居家健康监测,在健康监测起始日和结束日分别进行1次核酸检测,非必要不外出。中高风险地区按照国务院最新公布执行。

二、中高风险地区所在县区来(返)沈人员进行严格14天居家健康监测,在健康监测起始日和结束日分别进行1次核酸检测,非必要不外出。

三、各地区要加强来(返)沈人员摸排和网格化管理,鼓励来(返)沈人员主动向社区(村)、单位和酒店报备,确保不漏一人,第一时间进行核酸检测。到过封控区、管控区、防范区的来(返)沈人员必须立刻主动向社区(村)、单位和酒店报备,减少社会活动,按照属地安排,配合做好核酸检测、健康监测等疫情防控措施。若因不报备、不执行有关防控措施,影响疫情防控工作,将依法追究相应法律责任。

四、建议广大市民朋友非必要不前往报告新冠肺炎本土确诊病例和无症状感染者地区。出入公共场所坚持扫码,继续加强个人健康防护,保持安全社交距离,规范佩戴口罩(尤其是在乘坐公共交通工具和在密闭公共场所活动时)、勤洗手、常通风、不扎堆、不聚集,倡导健康的生活方式,非必要不开展聚餐聚会。

五、密切关注自身及家人的身体状况,如出现发热、干咳、乏力、咽痛、嗅(味)觉减退、腹泻等症状,请勿自行服药,在做好个人防护前提下,及时就近选择医疗机构就诊,并主动告知近期旅居史和相关人员接触史尤其是境外、中高风险地区旅居史和人员接触史等,在就医途中应避免乘坐地铁、公交车等公共交通工具。

六、积极主动接种疫苗。接种疫苗是预防传染病最经济、最有效的措施,对于保护易感人群、有效遏制疾病传播具有重要意义。鉴于当前疫情形势严峻,请3-11岁无接种禁忌症的儿童(在监护人全程陪同的情况下,携带预防接种证和身份证或户口本)以及符合加强免疫接种条件、未完成全程免疫接种、未接种的市民朋友尤其是60岁以上老年人,尽早主动到附近的疫苗接种点完成疫苗接种,早日建立全民免疫屏障。

[话筒]附件:全国疫情中高风险地区信息汇总
(截至2022年2月7日10时)

一、高风险地区(7个):

天津市(2个)
河北区望海楼街万福园7号楼
河北区宁园街舒园里5号楼
北京市(3个)
丰台区玉泉营街道万柳园社区
丰台区玉泉营街道黄土岗村
朝阳区安贞街道安贞里三区4号楼
浙江省(1个)
杭州市富阳区咕甜全球母婴店(咕甜全球进口母婴生活馆)
广西壮族自治区(1个)
百色市德保县都安乡伏计村陇意屯

二、中风险地区(56个):

天津市(5个)
河北区建昌道街红波西里21号楼
河北区王串场街汇仁云居7号楼
河北区建昌道街中山北里20门
滨海新区大沽街安阳里13号楼
河东区春华街道月光园2号楼
北京市(5个)
丰台区玉泉营街道亿朋苑一区
丰台区玉泉营街道万柳西园社区
丰台区王佐镇翡翠山社区
丰台区新村街道怡海花园社区
大兴区西红门镇宏福园小区
新疆维吾尔族自治区(2个)
伊犁州霍尔果斯市雅馨小区
伊犁州霍尔果斯市时代嘉苑小区
黑龙江省(23个)
牡丹江市绥芬河市鸿福小区
牡丹江市绥芬河市千园小区
牡丹江市绥芬河市良运公司
牡丹江市绥芬河市环保局家属楼
牡丹江市绥芬河市二中集资楼
牡丹江市绥芬河市兴建大厦
牡丹江市绥芬河市龙泉文苑8号楼
牡丹江市绥芬河市旗苑嘉园C区
牡丹江市绥芬河馨怡纯粮油公司所在区域
牡丹江市绥芬河市春龙农贸市场
牡丹江市绥芬河市五彩楼7单元
牡丹江市绥芬河市老妇幼院里3单元
牡丹江市绥芬河市海融富华苑13号楼
牡丹江市绥芬河市集资1号楼4单元
牡丹江市绥芬河市鑫城小区8号楼
牡丹江市绥芬河市花园小区3号楼
牡丹江市绥芬河市阜宁雅居17号楼
牡丹江市绥芬河市迎泽丽都三期9号楼
牡丹江市绥芬河市阳光小区7号楼
牡丹江市东宁市邮政小区
牡丹江市东宁市春城小区
黑河市爱辉区喇嘛台社区荣耀世纪小区4号楼
黑河市爱辉区武庙屯社区警官名苑小区B栋
河北省(2个)
雄安新区安新县端村镇西堤东堤片区
衡水市故城县建国镇叶庄村
浙江省(12个)
杭州市滨江区长河街道建业路151号[慧而特(中国)餐饮设备有限公司]
杭州市滨江区漫寓公寓
杭州市滨江区冠新佳苑小区
杭州市滨江区春波小区
杭州市滨江区白马湖和院
杭州市滨江区长江小区
杭州市滨江区长江西苑小区
杭州市滨江区华城和瑞科技园
杭州市滨江区新浦苑
杭州市富阳区润泽院
杭州市富阳区富春街道桂花西路262号
杭州市富阳区洞桥镇贤德村何村坞168号
云南省(1个)
西双版纳州勐腊县勐满镇集镇片区
广东省(5个)
深圳市宝安区石岩街道罗租社区艾美特科技园B栋
深圳市宝安区石岩街道罗租社区下新村十四巷4号
深圳市宝安区石岩街道罗租社区下新村十五巷4号
深圳市宝安区石岩街道浪心南路3号楼
深圳市宝安区宝石南路94号重点管控
广西壮族自治区(1个)
百色市德保县维也纳国际酒店(德保腾飞广场店)

指尖沈阳、沈报全媒体记者 唐子匀

【沈阳疾控中心紧急健康提醒】当前国际疫情始终高位流行,德尔塔和奥密克戎的肆虐导致防控形势异常严峻复杂,北京、天津、黑龙江、浙江等地疫情接连发生,境外物品污染给本土疫情防控带来极大考验,我国当前的疫情防控措施依然有效,必须坚持严格落实疫情防控各项措施,做到人物环境同防,充分利用核酸检测在疫情防控工作中的重要作用,早期及时发现疫情并快速有效阻断疫情传播渠道,外防输入、内防扩散。为维护当前疫情防控的有利形势,确保全市人民度过欢乐祥和的春节,根据1月28日国务院联防联控机制综合组《关于加强春节期间新冠肺炎疫情重点防控工作和科学指导群众返乡的通知》(联防联控机制综发〔2022〕9号)有关要求,沈阳市疾控中心提醒广大市民朋友:
一、中高风险地区来(返)沈人员一律实施 14 天集中隔离医学观察。同时对前 14 日来(返)沈人员开展排查,进行严格 14 天居家健康监测,在健康监测起始日和结束日分别进行 1 次核酸检测,非必要不外出。中高风险地区按照国务院最新公布执行,截至1月31日7时中高风险地区详见附件。
二、中高风险地区所在县区来(返)沈人员进行严格 14 天居家健康监测,在健康监测起始日和结束日分别进行 1 次核酸检测,非必要不外出。
三、各地区要加强返乡人员摸排和网格化管理,确保社区报备不漏一人,鼓励来(返)沈后主动向社区(村)、单位和酒店报备,第一时间进行核酸检测。
四、建议广大市民朋友非必要不要前往报告新冠肺炎本土确诊病例和无症状感染者地区。出入公共场所坚持扫码,继续加强个人健康防护,保持安全社交距离,规范佩戴口罩(尤其是在乘坐公共交通工具和在密闭公共场所活动时)、勤洗手、常通风、不扎堆、不聚集,倡导健康的生活方式,非必要不开展聚集性活动。
五、密切关注自身及家人的身体状况,如出现发热、干咳、乏力、咽痛、嗅(味)觉减退、腹泻等症状,请勿自行服药,在做好个人防护前提下,及时就近选择医疗机构就诊,并主动告知近期旅居史和相关人员接触史尤其是境外、中高风险地区旅居史和人员接触史等,在就医途中应避免乘坐地铁、公交车等公共交通工具。
六、积极主动接种疫苗。接种疫苗是预防传染病最经济、最有效的措施,对于保护易感人群、有效遏制疾病传播具有重要意义。鉴于当前疫情形势严峻,请3-11岁无接种禁忌症的儿童(在监护人全程陪同的情况下,携带预防接种证和身份证或户口本)以及符合加强免疫接种条件、未完成全程免疫接种、未接种的市民朋友尤其是60岁以上老年人,尽早主动到附近的疫苗接种点完成疫苗接种,早日建立全民免疫屏障。

[话筒]附:全国中高风险地区名单
(截至1月31日7时)

一、高风险 6个

天津市:1个
河北区望海楼街万福园7号楼

河南省:1个
安阳市汤阴县古贤镇全域

浙江省:1个
杭州市富阳区咕甜全球母婴店(咕甜全球进口母婴生活馆)

北京市:3个
丰台区玉泉营街道黄土岗村
丰台区玉泉营街道万柳园社区
丰台区新村街道怡海花园社区

二、中风险 52个
上海市:1个
奉贤区奉城镇幸福村8组

河北省:1个
雄安新区安新县端村镇西堤东堤片区

云南省:1个
西双版纳傣族自治州勐腊县勐满镇集镇片区

河南省:1个
安阳市汤阴县全域(古贤镇除外)

天津市:3个
河北区建昌道街红波西里21号楼
河北区宁园街舒园里5号楼
河北区王串场街汇仁云居7号楼

新疆自治区:5个
伊犁州霍尔果斯市雅馨小区
伊犁州霍尔果斯市雅居小区
伊犁州霍尔果斯市丁香湾小区
伊犁州霍尔果斯市时代嘉苑小区
伊犁州霍尔果斯市北京路公租房2号楼

北京市:7个 
朝阳区安贞街道安贞里社区安贞里三区4号楼
丰台区南苑街道南庭新苑北区
丰台区玉泉营街道亿朋苑一区
丰台区玉泉营街道万柳西园社区
丰台区王佐镇翡翠山社区
房山区长阳镇北广阳城大街8号
大兴区西红门镇宏福园小区

浙江省:12个
杭州市滨江区新浦苑
杭州市滨江区漫寓公寓
杭州市滨江区春波小区
杭州市滨江区长江小区
杭州市滨江区白马湖和院
杭州市滨江区冠新佳苑小区
杭州市滨江区长江西苑小区
杭州市滨江区华城和瑞科技园
杭州市滨江区长河街道建业路151号[慧而特(中国)餐饮设备有限公司]
杭州市富阳区润泽院
杭州市富阳区富春街道桂花西路262号
杭州市富阳区洞桥镇贤德村何村坞168号

黑龙江省:21个
牡丹江市东宁市邮政小区
牡丹江市东宁市春城小区
牡丹江市绥芬河市鸿福小区
牡丹江市绥芬河市千园小区
牡丹江市绥芬河市良运公司
牡丹江市绥芬河市环保局家属楼
牡丹江市绥芬河市二中集资楼
牡丹江市绥芬河市兴建大厦
牡丹江市绥芬河市龙泉文苑8号楼
牡丹江市绥芬河市旗苑嘉园C区
牡丹江市绥芬河市馨怡纯粮油公司
牡丹江市绥芬河市春龙农贸市场
牡丹江市绥芬河市五彩楼7单元
牡丹江市绥芬河市老妇幼院里3单元
牡丹江市绥芬河市海融富华苑13号楼
牡丹江市绥芬河市集资1号楼4单元
牡丹江市绥芬河市鑫城小区8号楼
牡丹江市绥芬河市花园小区3号楼
牡丹江市绥芬河市阜宁雅居17号楼
牡丹江市绥芬河市迎泽丽都三期9号楼
牡丹江市绥芬河市阳光小区7号楼

指尖沈阳、沈报全媒体记者 唐子匀


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