1、共建兼容生态,RISC-V 架构兼容性测试阿里巴巴 平头哥史青昊RISC-V 架构兼容性测试背景、原理、架构 RISC-V 是一种开放的指令集架构,有着数量众多的实现和变体 开放性带来多样性和活力,同时也带来碎片化的风险,不同的RISC-V硬件实现之间保持兼容性变得至关重要 基金会致力于RISC-V ISA架构标准的制定.如果一个ISA 标准没有方法去验证和衡量,这是不完备的.保持兼容性是RV生态的核心需求 需要一个开放、有效、支持多类型DUT,并且可扩展的测试系统与框架,来验证各个实现版本是否符合ISASpecification RISC-V ACT(Architectural Compat

2、ibility Test)基金会官方认可的兼容性测试框架与测试集*Source from:Prof.Krste Asanovi EECS keynote ACT 通过对 CSR行为/指令操作行为/Profile 几方面的验证来保证架构的兼容性的一致 ACT通过Positive Test的方式(只测试ISA Spec 明确定义的行为),不对任何Negative Test(即不对任何未定义的行为做假设)ACT 通过将编译出的一致的二进制文件分别加载到DUT 与 SAIL Golden Model上执行,并获取Test Signature.通过对两份Signature的比对来确认测试是否通过 ACT

3、只用于验证CPU实现和ISA标准的兼容性,并不能保证CPU设计bug free.ACT不是DV验证的替代,可以作为DV的有效补充DUT pluginGCC 具链arch-test 例集SAIL GoldenModelRiscof 测试框架+ACT toolsRISC-V ACT 基本原理与组成ACT 依赖于:RiscV SAIL Golden Model/GCC 工具链/DUT Plugin(cSIM/Spike/gdb etc.)ACT 包含:riscv-arch-test(测试用例集)+riscof(测试框架)+Tools:riscv-config(ISA配置验证具)riscv-ctg(测

4、试例成具)riscv-isac(测试覆盖率具)ACT RISCOF 架构图成测试例测试报告覆盖报告DUT ISA String&CSR定义户 DUT 插件预成测试例集如何使用架构兼容性测试 降低技术门槛,简化使用流程 发布docker镜像,预先集成整合的SAIL model,工具链及RISCOF 计划引入Reference Signatureas a Service 服务 通过平头哥云上实验室架构兼容性测试 ACT StakeholdersTest Users通过执行ACT 来验证CPU设计是否符合RISCV ISA 规范,设计和研发中规避兼容性问题,并获取基金会兼容性认证Test Devel

5、opersRISC-V基金会 SIG/TG成员,为基金会制定新的ISA Spec规范,提供Spec的测试方法Results Readers解决方案集成商,底层软件开发者,给方案选型做对比参考,为软硬件做协同开发、适配和优化 提供详细文档及教程指导添加用例 与RISCV 基金会 SIG/TG heSAIL Golden Model SIG 合作 收集整理测试报告 通过基金会官方途径发布报告 以直观的方式展示兼容性测试结果Test Users 基金会认证流程 待审核完成,获得认证 提交测试结果到官指定Repo,等待评估结果上传详细测试报告针对失败例提交waiver执ACT,检查测试结果ACT执结果

6、ACT覆盖率结果确认 ISA Spec编辑 isa.yaml 配置问题编辑 platform.yaml 配置件配置DUT 及 对应DUT pluginRTL EmulatorFPGASilicon/SoCSAIL/Spike/Qemu安装依赖具rscof 框架及具SAIL Golden ModelGCC 具链基会兼容性测试使说明基会兼容性logo商标使指导https:/riscv.org/about/risc-v-branding-guidelines/平头哥云上实验室已对外提供 架构兼容性测试服务https:/xuantie.t- 全面支持 RISCV 基金会 ACT 架构兼容性测试,集成S

7、AIL-Model,GCC 工具链,无需额外安装 集成FPGA类型DUT,具备可扩展性,可适配多种CPU WebUI 操作界面,降低上手难度,登陆可用平头哥云上实验室架构兼容性测试服务云上实验室服务可拓展性架构兼容性测试现状与挑战 RISC-V 架构中extension扩展的种类数量多,每种扩展涉及的行为不同导致匹配复杂度高 RISC-V中定义的profile 多,每种profile所包含的强制的和可选的扩展也不同 ACT目前对基础扩展(M/C/D/F)都有良好的覆盖,Vector 扩展测试用例接近完成 对于SAIL Model无法支持的功能暂时还无法有效测试 尚未Ratified的ISA扩展

8、,覆盖率还有待提高ACT 架构兼容性测试的现状 ACT的技术局限:对SAIL Golden-Model 高度依赖,SAIL不支持的行为和功能变得不可测或测试难度提高,例如:Atomic指令/concurrent access/Timing Related/IO interrupts etc non-ISA 行为与标准(e.g.Caches&TLBs 行为)执行结果的不确定性(e.g.misaligned load/store/branch)预生成测试用例 vs 动态/随机生成测试用例 ACT可用性的挑战 需对多操作系统,多种运行环境,多DUT进行适配 兼容性的版本管理 与RV Profile匹

9、配,及可视化的报告ACT架构兼容性测试的挑战共建架构兼容性测试共建兼容性生态 开放的生态和ISA规范需要ACT来维护指令集架构兼容性.ACT已发展成为RISCV必要标准之一 ACT的建设已经取得阶段性的进展,但还有缺口需要被填补,技术和架构层面也有不少挑战,希望众多生态合作伙伴的积极参与到兼容性建设.感谢以下合作伙伴对ACT做出的贡献 Incore semi RIOS-Lab PLCT 10 xEnginers 欢迎加入讨论RISC-V 架构兼容性测试 ACT SIGhttps:/lists.riscv.org/g/sig-arch-testFind MoreXuantie GitHubThank you