#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

#年终心愿季# 分享一些我微单存储卡的心得。我手里有最便宜的C10 SD卡,也有主流爱好者和摄影师都会买的V30 SD卡,也有高速V90 SD卡,也有专门给A7S3这样微单用的CFE A存储卡(拿来拍4K120P)。

图3这种最便宜的闪迪C10存储卡虽然写入速度很慢,但价格便宜,没有太多连拍需求,没有4K视频需求都可以买这个卡,够用就好。如果你是2400万像素的微单,这种32G C10 SD卡只需要30多块钱,大概能存储900张左右的RAW文件,也够用了。https://t.cn/A6xFybzz

当然这个卡是针对需要省钱的用户,但凡你有点钱,我都建议你去买V30 SD卡,我用的是金士顿256G V30 SD卡。这种卡是绝大多数摄影师、摄影爱好者选择的,价格不太贵写入速度基本够用,最高可以拍摄4K60P视频,我A7S3拍4K60P的时候就用这种卡。
https://t.cn/A6xFybhe

关于读卡器,我发现很多读卡器都跑不满存储卡的读取速度,我自己用的是金士顿的这款读卡器,不管是V30还是V90的卡,都可以跑满。
https://t.cn/A6xKMSmf

这些都是我自己买自己用的,分享给各位!

华为竖向折叠屏正式官宣,命名P50 Pocket,我们来聊聊。

我大概是两月前在某个非正式场合看到的这台机子,把玩了一会,真机基本就是暴光图这个,细节上会有一些调整,双环设计,上部是摄像头模组,住摄+超广角+中焦设计,相机配置整体和P50差不多,可能是把潜望式长焦换成了80mm中焦,因为无法看到具体的配置,所以不能确定。

对于这台机子,其实就需要讨论两件事儿:

第一、华为为什么要做竖折?

第二、华为P50 Pocket相较于三星Galaxy Z Flip3的优势在哪里?

第一、华为为什么要做竖折?

手机形态设计的基本矛盾是终端交互效率对更大屏幕的需求与便携性要求对更小机身的需求之间的矛盾,这是手机形态设计的基本矛盾,也是各家技术突破和产品探索的核心动力所在。

横折的基本逻辑是,在现有手机机身尺寸限制下,做更大的屏幕,而这个,和全面屏的发展逻辑是一脉相承的。

传统16:9时代,公认的手机最佳屏幕是5.5-5.7英寸,这是一个能够很好平衡大屏需求和机身尺寸控制的选择,到了18:9时代,这个尺寸变成了6英寸,到了20:9时代,这个尺寸进一步提升到6.5-6.7英寸。

而折叠屏时代,这个尺寸提升到了8英寸,且因为接近方形的屏幕形态,显示面积扩展了一倍。

这个逻辑已经是经受住了市场检验的,各家安卓手机厂商借助这个形态创新,直接打开了接近2W的手机市场,这个对于传统形态手机来说,是很难的。

但市场还有另一个逻辑,在现有主流屏幕尺寸下,能否把机身大幅度缩小?

产品堆料是一个消费需求方向,但不是全部,更多的非重度用户对堆料没那么高的诉求,相反,其在产品手感、设计、质感、颜值和便携性上有更高的需求。

实际上,市面上这类产品的需求可能比堆料旗舰更大,比如华为的nova、荣耀数字、OPPO Reno和vivo S系列,这些各家主打的产品系列,都在不约而同地选择了轻薄手感和高颜值设计,市场也给予了充分的尊重。

各家的旗舰产品,在经历了过去几年的堆料军备之后,也在慢慢重新转向均衡设计,更强调手感了。

比如华为P50 Pro,就不再继续追去超大底,而是花了大力气去控制机身重量和厚度。

而竖向折叠屏,主打的就是这个风向。

目前市场的主流产品是三星Galaxy Z Flip,借助这款产品,三星折叠屏的年出货量已经达到了千万级别,已经超过了曾经的note系列,直追其主打的S系列。

竖折的另一个好处是成本的大幅度降低,产品售价急速下拓。

目前主流横折产品售价都在1万+,华为Mate X2售价甚至接近2万,即便是小米Mix Flod这种完成度极低的折叠屏手机,发布售价也同样定在了9999。

作为对比,三星Galaxy Z Flip3的国行起售价直接做到了7999,这已经是传统旗舰机的产品价格区间了。

我相信华为P50 Pocket的售价相较于Mate X2也会大幅度降低,拉到万元以内的可能性很大,甚至是类似Z Flip的价格也不是不可能,当我们可以以一台高配P50 Pro的价格买到折叠屏手机,而不是17999的价格的时候,这个产品品类的市场是有充足理由迎来大爆发的。

那么,第二个问题:华为P50 Pocket相较于三星Galaxy Z Flip3的优势在哪里?

竖向折叠手机的基本逻辑是,在现有屏幕尺寸之下,做更小的携带机身,这其实是终端交互效率对更大屏幕的需求与便携性要求对更小机身的需求之间的矛盾的另一个解。

但手机形态设计的基本矛盾不变,用户对手机的基本要求不变。

Galaxy Z Flip是这个市场的先驱,但整体做得并不完美,我觉得有三个方面的问题:

第一、折叠态下的屏幕缝隙问题,折叠屏的屏幕更加脆弱,对环境也更加敏感,而屏幕合并之后的缝隙是屏幕损坏的一大隐忧,进灰,进沙子,都是巨大的威胁,以及,折痕问题。

第二、相机素质严重缩水,Z Flip3的主摄依然是1200万像素,1/2.55英寸,在iPhone13系列主摄都全系列更新到1/2英寸以上尺寸的时候,传统的1/2.55英寸产品显然是不够用的。

第三、背部设计,竖向折叠需要一个小尺寸背屏,用来看时间,看短消息,毕竟轻应用也要展开手机是很麻烦的,三星选择的是,左侧镜头,右侧屏幕。

因为三星的相机模组规格足够低,相机基本可以做平,这种设计还可以接受,但一旦采用主流的相机设计,势必面临突起问题,这个设计会变得很糟糕,小米11 Ultra的设计大家应该是印象深刻的。

产品是取舍的艺术,所谓舍得,有舍才有得,选择Z Flip的用户,并不是真的不需要更好的相机,只是因为产品形态创新的优势要比产品降级的部分优势更大。

但如果市面上有更好的选择呢?

如果有保持竖折长板的同时,全面补齐短板的选择呢?

我当初拿到P50 Pocket的时候(那个时候还以为叫Mate V),第一反应就是,我去,这不就是Z Flip的理想状态么?

借助新的铰链设计,真正解决了Z Flip上让人苦恼的折叠态下的缝隙问题,以及屏幕折痕问题。

imx766住摄+超广角+中焦的三摄设计,和P50基本类似,相机素质追平现阶段的主流产品。

双环设计,下环为附屏,和华为Watch的屏幕尺寸类似,即解决了屏幕折叠态下看时间和通知的轻需求,又能够保持整个设计的和谐优雅。

某种意义上,Z Flip3是S21砍了好几刀之后,终于可以折起来了;而P50 Pocket,就是把P50折起来,结束。

这样的差别,我觉得还是非常明显的。

三星确实是竖向折叠市场的先驱,但华为能够以第一代产品,完成度明显大幅度领先于Z Flip3,我觉得还是相当震撼的。

就像两年前我评价三星Galaxy Fold和Mate X的时候所说的:

对于造手机元器件,放眼全球,三星无出其右,但对于造手机,三星毕竟是差了的。

#微博新知博主##华为p50 pocket#


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