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仿真指南

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环境要求

  • Linux；
  • Python 3.8 或更新版本；
  • GNU Make、C++ compiler；
  • PyYAML；
  • Verilator 5.x。

安装 Python 依赖后先生成 Profile 配置：

python3 -m pip install --user PyYAML
make defconfig
make showconfig

showconfig 应显示 project_id=npc-riscv-open、当前 snapshot_id 和唯一的 profile_id。旧版 .config 不兼容新的 project/snapshot 字段；切换代码后 直接重新执行一个 defconfig target。

选择 Profile

make rv32im_single_perf_defconfig
make rv32ima_sv32_linux_defconfig
make rv32im_ooo_4k_defconfig

make defconfig 默认选择 rv32im_ooo_4k。架构宽度、ISA、cache/TLB 和 OoO 机制由 Profile manifest 固定；命令行只用于镜像、watchdog、seed、trace 等 运行输入。

标准流程

make config-check source-check docs-check public-hygiene
make verify-checksums
make sim-dry-run
make verilator-lint
make smoke
make regression

sim-dry-run 输出实际 top、filelist、define、latency 和 runner 命令，但不 启动长仿真。smoke 使用选中 Profile 的固定小程序；regression 只运行该 Profile manifest 明确列出的测试。

自备程序镜像

NPC_OPEN_IMAGE=/path/to/program.bin make sim

runtime 支持原始 binary，以及以 .hex 或 .mem 结尾的 word-oriented 文本 镜像。默认 PMEM 范围是 0x80000000..0x8FFFFFFF；文本镜像可用 @<hex_addr> 改变装载地址。镜像超出 PMEM 或无法解析时仿真直接失败。

可选环境输入包括：

变量 用途
NPC_OPEN_IMAGE 覆盖 .config 中的程序镜像
NPC_PUBLIC_MEM_BASE/LIMIT 调整 sparse PMEM 范围
NPC_PUBLIC_TOHOST 设置 32-bit tohost 地址；默认不启用
VERILATOR 指定 Verilator executable

这些输入不会改变 Profile 的 ISA 或微架构身份。

默认 latency

Profile IF latency LSU latency memory latency
rv32im_single_perf 2 2 2
rv32ima_sv32_linux 0 0 0
rv32im_ooo_4k 2 3 2

这里的数字是公共 DPI transport 配置，不是 ASIC SRAM 时序，也不直接等于 cache hit latency。即使配置为 0，请求/响应仍遵循时钟化 ready/valid 仿真 协议，不应解释为组合逻辑 memory。

Trace 与 watchdog

三个 defconfig 默认关闭 VCD 和 itrace，watchdog 为 20,000,000 cycles。 需要调试时可通过 Kconfig/.config 显式开启：

  • CONFIG_NPC_VCD，默认输出路径 build/waves/sim.vcd；
  • CONFIG_NPC_ITRACE，默认输出路径 build/traces/itrace.log。

trace 会产生大量文件并降低宿主仿真速度，性能测量时应保持关闭。mtrace、 ftrace、pmemtrace、SDB、反汇编和 NVBoard 不属于公共 runtime。

可选 NEMU difftest

默认仿真无需 NEMU。严格本地检查按 Profile 构建对应 reference：

make rv32im_ooo_4k_defconfig
make difftest-prepare NPC_NEMU_SOURCE_REPO=/path/to/ysyx-workbench
make difftest

difftest-prepare 从 manifest 锁定的 workbench commit 取得对应 NEMU tree， 在 flows/local/nemu/<profile>/ 构建 raw reference 和 MIT ABI adapter，并 记录二者 hash。该目录被 Git 忽略。

构建 NEMU 还需要 GNU Make、C compiler、libdl 和 readline development library。make difftest 会验证 sidecar hash、Profile、reset vector 和 image， 直接传入 raw NEMU .so 会失败。

当前 adapter 逐 commit 检查 PC、instruction 和 GPR，支持 OoO 同周期双 退休。它不验证完整 Linux device/MMIO/interrupt 等价，详见 SoC 集成。

CoreMark

CoreMark 使用 hash-locked manifest，同时要求 binary 与 ELF：

make rv32im_single_perf_defconfig
NPC_OPEN_COREMARK_IMAGE=/path/to/coremark.bin \
NPC_OPEN_COREMARK_ELF=/path/to/coremark.elf \
make coremark-difftest

make coremark 默认不启用 difftest；make coremark-difftest 使用选中 Profile 的本地 adapter。runner 校验输入 hash 和 start/stop marker，并输出 timed、 whole、pre/post 计数及 CoreMark/MHz JSON。OoO 当前只使用 make coremark，因为 双退休 MMIO packet 的 reference 顺序仍有歧义。详见 CoreMark 计量证据。

输出与 Git clean

构建、trace、local NEMU 和用户镜像输出应位于 Git 忽略路径。运行后使用：

git status --short

受控 fresh clone 测试结束后，除被正确忽略的 .config、build/ 与 flows/local/ 外不得产生未跟踪文件。