#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

【有你在 长安安!#记陕西战疫中了不起的普通人#】“免费供应10份腊八粥,大家群里接龙,先到先得!”今天(1月10日)是农历的腊月初八,一大早,西安一管控小区业主群里有人喊话,可以为左邻右舍提供腊八粥。业主杨明说,过了腊八就是新年了,希望大家都能从一碗粥中感受到希望。#满足这3个条件西安市封控区管控区可进行调整# ​​​​

从2021年12月23日西安实行封闭式管理至今,已过去半月有余。经过连日奋战,本轮疫情病例总量呈下降态势,确诊患者在逐步转向康复治疗,封管控社区居民就医、物资运转顺畅……而这一切,都离不开他们的坚守。

曙光

“看到今天的病例数,有种胜利在望的感觉。”1月10日,陕西省卫健委公布9日陕西新增本土确诊病例共15例(均在西安)。西安市民刘先生说,希望冬天早日过去,春天快点来临。

为了迎来这一缕曙光,有无数的人在黑暗中行走着,努力着。

驾驶员马双林是西安市新冠肺炎疫情转运队的一员,从本轮疫情暴发之初,就开始参与患者和疑似确诊人员的转运。

刚开始,他每天要转运很多人,其中不乏一些没有父母陪伴的孩子。这时,他的身份就不仅是一位司机师傅,还得成为孩子的亲切大叔。

“我隔着窗户给孩子做手势互动、逗她开心,希望能帮助孩子消除一部分恐惧和不安。”马双林说,在一次互动过后,有个孩子从书包里拿出了纸笔,写下了“我也想成为一名白衣天使”。这简单的一句话,让马双林瞬间红了眼眶。

同为转运队队员,半个月内,转运队医生王智两次遇到了9岁的阳阳(化名)。“2021年12月26日晚上,我接他入院治疗,孩子父母在楼下千叮咛万嘱咐,不放心他一人……1月7日晚上我接他出院,从定点治疗医疗到定点康复医院。”王智说,他们一家很快就能见面了,“短暂的分开只为再次重逢,阴霾散尽之日、冬去春来之时,我们一定能再次重逢!”

根据西安市卫健委的统计数据,截至1月9日24时,西安本轮疫情已累计治愈新冠肺炎患者350人。

“目前,每日出院病例数字大于新发病例数,近期还将迎来新一轮的出院高峰。”西安交大一附院、西安市胸科医院联合指挥部副总指挥韩建峰说,医院现有病人基本以轻型、普通型为主,总体病情平稳。现存重症患者诊疗工作正在平稳有序进行。

坚守

嗡嗡嗡……早5点,手机间歇性地不断震动,陕西省委直属机关工委下沉干部刘婷瞬间被17条未读信息惊醒。她迅速起床,急匆匆地踏出家门,从巡查站岗、采样管贴码,再到给群众答疑解难,运送物资,一刻也停不下来。

刘婷说,在这个特殊时期,作为一名下沉干部,一定要守卫在疫情防控第一线,要能解群众之“急难愁盼”。“啥话不说了,撸起袖子加油干吧!”

“受疫情影响,出门看不了病也买不了药,幸亏社区工作人员及时协调,组建微信群,代为采买,送到家门口。”西安碑林区红缨社区辖区大小院落共计18个,每个院落从街道到社区,再到社区卫生服务中心,组成三级医疗救助网格,责任落实到人。

社区服务中心大夫长期驻扎社区,随时为居民解答就医问题,进行首次诊疗,根据情况判断是否就医。如群众确有就医需求,将由社区报送街道疫情防控指挥部,遇紧急情况,可使用街道疫情防控指挥部备用救护车及时送诊。

“社区电话目前由一个微型专班负责,三个人进行接听,保证不延误居民的就诊需求。”红缨社区主任郑倩说。

不仅有下沉干部、社区服务人员,西安电力、燃气、出租车等部门也都推出“欠费不停电”“上门充气”“应急出行”等服务,解决群众居家问题。

“张大爷,我已经到小区门口,您拿上燃气卡下楼,我为您充气。”西安城投秦华燃气集团“燃气管家”孔繁星身穿志愿者马甲,驾驶黄色电动车来到华山厂17街坊小区门口,熟练地给居民办理上门充值。

为让市民居家用气无忧,疫情期间,秦华燃气集团成立了10个售气服务应急突击队,上门为封闭小区提供售气服务。国网陕西电力有限公司早早发布公告,疫情防控期间,居民用电客户采取欠费不停电措施,确保群众正常用电。西安市交通运输行业组织了专门的应急保障队伍,5000辆出租车的驾驶员24小时待命,保障核酸样本的运送以及市民应急出行。

决战

1月7日,3个中风险地区降为低风险地区;1月8日,5个中风险地区降为低风险地区……西安市疫情防控进入关键时期。

1月8日9时起,西安对所有封控区域、管控区域、10个重点城中村等重点区域,开展了核酸筛查。涉及封管控社区开展“敲门行动”,确保核酸筛查应检尽检,不漏一人。

3分钟穿好防护服、爬上高层上门完成近千人核酸采样任务;机器24小时不停运转,最快3小时出具检测报告……连日来,西安开展多轮核酸筛查,背后的每一个数据、每一份报告,都凝聚着无数人的坚守与付出。

杨斌斌是西安市红会医院采样队的一名医生,他一直在病例较为集中的糜家桥小区进行核酸采样。开始是小区内逐楼进行检测,现在他和队友要逐户上门采样,敲门、取拭子、装试管、手部消毒,一次又一次,动作娴熟而严谨。

双手被泡白了,衣裤上的汗干透后结出了盐渍,脸上都是深深的勒痕……杨斌斌说,“我们身披这身衣服,就是身披责任和使命,大家都是为了助力西安核酸检测跑出‘加速度’,让疫情早点散去。”

“采样标本到了”“好的,马上来”……除了打前阵的采样人员,各医院和医疗机构的核酸检测实验室也是通宵达旦与病毒赛跑,为的就是保证每一份核酸检测报告尽快出具,精准且可靠。

单手旋盖、加枪头、吸样、打枪头、旋紧盖,检测人员叶先梅每天都重复着这几个动作,从进入实验室到下班,她几乎不会离开座位,喝不了一口水。“我不是特例,很多同事嗓子都沙哑了,盯着样本的眼睛也红了,拧瓶盖的手破皮了,大家依然忙个不停。”

在1月10日的“敲门行动”中,雁塔区万象春天社区5岁的豆豆给上门的“大白”阿姨送上了自己画的画,替她们加油,“希望大白阿姨加油,我们很快就能出门了!”

日升月落,总有黎明。我们一起满怀希望,期待新春。#西安疫情#

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