以下文章來(lái)源于北京開(kāi)源芯片研究院，作者賈志杰、安旭

本次資源包升級(jí)內(nèi)容

升級(jí)了Docker，注意下載鏈接已更新

增加了香山仿真演示

增加了本次使用的香山工具AM、NEMU、difftest的詳細(xì)解說(shuō)

本次整合包適合以下人群使用

零基礎(chǔ)入門(mén)，沒(méi)有芯片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的人

沒(méi)有Linux操作系統(tǒng)

不想在本地搭建運(yùn)行環(huán)境

想要一步到位，快速上手的心急派

特別說(shuō)明

整合包基于高性能開(kāi)源處理器香山制作，是香山團(tuán)隊(duì)傾情打造手把手教學(xué)。

這個(gè)整合包發(fā)布經(jīng)過(guò)“一生一芯”同學(xué)們的實(shí)戰(zhàn)檢測(cè)。歡迎加入QQ群793255484，與小伙伴們一起探討香山使用經(jīng)驗(yàn)。

資源包在通過(guò)Docker形式提供了運(yùn)行香山必須的Linux操作系統(tǒng)、香山開(kāi)發(fā)環(huán)境、香山和仿真相關(guān)工具的代碼，會(huì)大大降低自己部署環(huán)境和工具的難度，理論上比自己部署要方便。如果想自己配置，可以參看本地使用香山的文檔自行安裝。

電腦配置需求（筆者電腦配置參考）

操作系統(tǒng)：Windows 11

CPU：不做強(qiáng)制性要求，但是性能越高越好

內(nèi)存：推薦32G+

整合包推薦放在固態(tài)硬盤(pán)中

壹

通過(guò)Docker使用香山第一部分：

準(zhǔn)備工作

1. XS-Docker提供了啥、如何下載以及Docker使用學(xué)習(xí)

a. docker提供：Linux操作系統(tǒng)Ubuntu 20.04、香山開(kāi)發(fā)環(huán)境(軟件包和編譯工具鏈)、香山和仿真相關(guān)工具的代碼

b. 下載XS-Docker鏈接

提取碼：bv9t

c. Docker安裝使用幫助

（Docker的使用說(shuō)明非常多，此處是同學(xué)自己的學(xué)習(xí)記錄，歡迎大家交流分享）

2. 運(yùn)行XS-Docker的命令

注：以下命令中：#符號(hào)表示之后文字為注釋，使用時(shí)不必復(fù)制；<>符號(hào)表示變量，需要替換為用戶看到的實(shí)際值，符號(hào)本身不要保留

最后一步如果成功，命令行界面會(huì)變?yōu)椋?/p>

這樣就成功進(jìn)入docker鏡像提供的ubuntu界面。

貳

通過(guò)Docker使用香山第二部分：

香山仿真演示

我們?cè)?docker 鏡像里提供了預(yù)先編譯好的香山仿真模擬程序，可以用它來(lái)運(yùn)行 coremark、linux_hello 等程序。

此處我們暫不解釋各項(xiàng)參數(shù)的含義，只先熟悉一下仿真運(yùn)行程序的整個(gè)過(guò)程。

從第一部分的最后，進(jìn)入 ubuntu 界面開(kāi)始：

運(yùn)行成功可以看到類似下圖的輸出：

如果電腦性能較差，可能在中間卡住較長(zhǎng)時(shí)間。本人電腦（i5-1240P）小于5分鐘完成。

#給大家展示下機(jī)主 CPU 狂燒的樣子，嘎嘎O(∩_∩)O

如果電腦性能較好，可以嘗試運(yùn)行更復(fù)雜的 linux_hello 程序。

運(yùn)行成功可以看到如下輸出：

叁

通過(guò)Docker使用香山第三部分：

本次使用的香山工具解說(shuō)

1. AM

仿真時(shí)用到的 .bin 文件，是測(cè)試程序鏡像，將其輸入給 EMU 就可以模擬香山核運(yùn)行該程序的過(guò)程。

獲取 .bin 的方式有多種，最常用是通過(guò) AM 來(lái)生成。

AM 是一個(gè)裸機(jī)運(yùn)行時(shí)環(huán)境，我們可以使用 AM 來(lái)編譯在香山裸機(jī)上運(yùn)行的程序。

在 AM 的 apps 目錄下提供了一些預(yù)置的程序源代碼，比如 coremark、hello、microbench 等。下面以 coremark 為例，演示利用AM編譯生成測(cè)試程序鏡像的過(guò)程。

按 riscv64-xs 架構(gòu)進(jìn)行編譯

編譯完成后，可以看到新生成的文件夾 build

其中 riscv64-xs 目錄為編譯中間文件，其他三個(gè)是編譯產(chǎn)物。

txt 是程序的反匯編文件

bin 是仿真所需的程序鏡像

2. NEMU

NEMU 是一個(gè)解釋型的指令集模擬器，在仿真過(guò)程中它同樣執(zhí)行程序，為香山提供一個(gè)作為對(duì)照的正確結(jié)果。

第一步：make riscv64-xs-ref_defconfig

第二步：make -j

完成這兩步，才是完成“給香山對(duì)照的 nemu”的編譯

編譯生成的結(jié)果，在 build 目錄的如下位置

3. difftest(差分測(cè)試)

difftest 是一個(gè)協(xié)同仿真框架，它在仿真運(yùn)行時(shí)負(fù)責(zé)將香山核的輸出與 NEMU 的輸出進(jìn)行對(duì)比，判斷香山是否按照指令集定義的那樣正確運(yùn)行。

difftest 是驗(yàn)證香山功能正確性的重要工具，也對(duì)我們定位 bug 和解決 bug 提供了極大幫助。

difftest 與香山代碼有較高的耦合，目前是作為一個(gè)子模塊放在香山目錄下，在編譯仿真程序 emu 時(shí)將自動(dòng)使用。

在仿真運(yùn)行（執(zhí)行 emu 時(shí)），通過(guò) --diff 參數(shù)指定 nemu 來(lái)開(kāi)啟對(duì)比功能，如果不需要對(duì)比可以使用 --no-diff 關(guān)閉該功能，這時(shí)將只進(jìn)行香山核的仿真。

4. 編譯香山核的仿真程序 EMU

有了前面部分的基礎(chǔ)，這里我們嘗試自行編譯前面仿真演示中使用的香山仿真程序EMU。

這一過(guò)程中使用 mill 將香山的 chisel 語(yǔ)言代碼編譯為 Verilog 語(yǔ)言代碼，然后通過(guò) verilator 將 Verilog 代碼編譯為 c++ 語(yǔ)言的仿真模擬程序。

這些步驟已經(jīng)在香山的 Makefile 里預(yù)先配置好了，我們可以通過(guò)如下命令直接編譯

解釋參數(shù)

emu，表示編譯預(yù)設(shè)為 emu，目標(biāo)是編譯仿真程序 EMU。香山還有生成可綜合 Verilog 的預(yù)設(shè)，具體可見(jiàn)Makefile。

-j32 ，是 make 編譯命令的參數(shù)，表示編譯時(shí)使用 32 個(gè)線程。

后面大寫(xiě)的參數(shù)是對(duì)EMU的設(shè)置，其中：

CONFIG 指定香山配置，MinimalConfig 是簡(jiǎn)化版香山配置，為雙發(fā)射，其余內(nèi)部參數(shù)也相應(yīng)縮減；DefaultConfig 是完整版香山配置，為6發(fā)射，需要的編譯時(shí)間較長(zhǎng)，并且對(duì)機(jī)器性能有較高要求。不指定 CONFIG 時(shí)默認(rèn)為 DefaultConfig 配置。

EMU_THREADS 指定之后運(yùn)行 EMU 時(shí)可用到的線程

EMU_TRACE=1 指定之后運(yùn)行 EMU 時(shí)候可以打印波形

編譯 MinimalConfig 至少需要 40GB 內(nèi)存，編譯 DefaultConfig 則推薦 80GB 內(nèi)存以上。

這一步時(shí)間會(huì)比較久，需要耐心等待，生成結(jié)束后，可以在 ./build/ 目錄下看到一個(gè)名為 emu 的仿真程序。

(如果你已經(jīng)做到這里了，可以在 gitlink 的 howtouseissue 提交截圖獲得獎(jiǎng)勵(lì)～)

利用 emu 仿真程序，可以讓香山核運(yùn)行指定的測(cè)試程序，進(jìn)而驗(yàn)證功能或者測(cè)試性能。

emu 的基本用法是：

其中：

-i 指定測(cè)試程序鏡像

--diff 指定用于給 difftest 提供對(duì)照的 nemu 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)

2> 是 shell 操作，把 std error 的數(shù)據(jù)（性能計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)）打印到文件，之后可以通過(guò)該文件查看性能計(jì)數(shù)器的結(jié)果。這樣避免性能計(jì)數(shù)器結(jié)果和emu執(zhí)行結(jié)果混在一起難以觀察。

emu 還可以打印出波形

可以使用 --dump-wave 參數(shù)打開(kāi)波形，并使用 -b 和 -e 參數(shù)設(shè)置生成波形的開(kāi)始和結(jié)束周期，例如想要生成 10000 ~ 11000 周期的波形，可以使用如下命令：

其中 -b 和 -e 的默認(rèn)值為 0，注意僅當(dāng) -e 參數(shù)大于 -b 時(shí)才會(huì)真正記錄波形；波形文件將會(huì)生成在 ./build/ 目錄下，波形格式默認(rèn)為 vcd。

emu 的更多功能可以使用 help 查看

歡迎大家來(lái)開(kāi)源芯片社區(qū)查看更多香山使用文檔。