RISC-Vオープンソースコア Rocket-Chip, BOOMv1, BOOMv2 のサイクル性能比較

RISC-V Day Tokyo 2017お疲れさまでした。 私は午前中から適当なことを喋って、特にお金をもらっているわけでもないのにRISC-V Foundationとか、SiFiveのIPについてべた褒めをしてしまったのだった。

あとで何人かには聞かれたのだが、講演で使った資料にはバックアップスライドがあって、各種オープンソースコアのサイクル数ベンチマークを取った資料がある。 これは独自に取得したベンチマーク結果で、その正しさは未知数なのだが、参考までに公開してみよう。

比較したのは、

• UCB Rocket-Chip (https://github.com/freechipsproject/rocket-chip/commit/09160d0cd59cf74366541270a225985812277343)
• UCB BOOMv1 (https://github.com/freechipsproject/rocket-chip/commit/0904e6930401be7ac06f99ff988e9fd585d81180)
• UCB BOOMv2 (https://github.com/freechipsproject/rocket-chip/commit/21cce2cd9a90630910f02bb0c936ca99b3a429f0, boom subrepository を tag v2.0.1に置き換え)

使用したのはriscv-testsのbenchmarksテストセットで、ログに表示される命令数とサイクル数を取得して一覧にしている。

	Inst-Count	Rocket-Cycle	Inst-Count(BOOM)	BOOM v1-Cycle	BOOM v2-Cycle
dhrystone.riscv	198654	250623	200129	200129	154647
median.riscv	4159	5758	4259	7637	9956
mm.riscv	25199	29396	25287	17482	17044
mt-matmul	-	42520	-	15948	16295
mt-vvadd.riscv	-	23836	-	8846	7049
mt-vvadd.riscv	-	21482	-	7637	6049
multiply.riscv	24298	28567	21003	18371	20044
qsort.riscv	125723	204247	124233	205474	254778
rsort.riscv	173305	227307	171284	112700	101057
spmv.riscv	33924	59877	32535	27991	28583
towers.riscv	6170	6338	6623	4607	5415
vvadd.riscv	2420	2496	2519	2040	2014

グラフにしてみるとこんな感じ。Rocket-Chipを1.0にして、そのサイクル数の比率を測定している。縦軸が大きいほど性能が良い。

BOOMはRocket-Chipに比べて、それなりに性能が出ている。ただし、BOOMv1はBOOMv2よりもサイクル性能が良さそうな気がする。

vaddのような単純なパタンではBOOMは性能が出ているが、これはBOOMが、faddの単純ループのレイテンシを隠蔽できるからであり、それ以外ではそこまで大きな差が現れる訳ではない。

• riscv-tests/benchmarks/mt-vvadd/vvadd.c

//--------------------------------------------------------------------------
// vvadd function

void __attribute__((noinline)) vvadd(int coreid, int ncores, size_t n, const data_t* x, const data_t* y, data_t* z)
{
   size_t i;

   // interleave accesses
   for (i = coreid; i < n; i+=ncores)
   {
      z[i] = x[i] + y[i];
   }
}

ただし、qsortとmedianでは、BOOMv2はBOOMv1よりも遅いどころか、Rocket-Chipよりも遅いんだよなあ。このへんはアプリケーションの特性によるかもしれない。