以下文章來源于北京開源芯片研究院，作者賈志杰、安旭

本次資源包升級內容

升級了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的詳細解說

本次整合包適合以下人群使用

零基礎入門，沒有芯片設計經驗的人

沒有Linux操作系統

不想在本地搭建運行環境

想要一步到位，快速上手的心急派

特別說明

整合包基于高性能開源處理器香山制作，是香山團隊傾情打造手把手教學。

這個整合包發布經過“一生一芯”同學們的實戰檢測。歡迎加入QQ群793255484，與小伙伴們一起探討香山使用經驗。

資源包在通過Docker形式提供了運行香山必須的Linux操作系統、香山開發環境、香山和仿真相關工具的代碼，會大大降低自己部署環境和工具的難度，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：Windows 11

CPU：不做強制性要求，但是性能越高越好

內存：推薦32G+

整合包推薦放在固態硬盤中

壹

通過Docker使用香山第一部分：

準備工作

1. XS-Docker提供了啥、如何下載以及Docker使用學習

a. docker提供：Linux操作系統Ubuntu 20.04、香山開發環境(軟件包和編譯工具鏈)、香山和仿真相關工具的代碼

b. 下載XS-Docker鏈接

提取碼：bv9t

c. Docker安裝使用幫助

（Docker的使用說明非常多，此處是同學自己的學習記錄，歡迎大家交流分享）

2. 運行XS-Docker的命令

注：以下命令中：#符號表示之后文字為注釋，使用時不必復制；<>符號表示變量，需要替換為用戶看到的實際值，符號本身不要保留

最后一步如果成功，命令行界面會變為：

這樣就成功進入docker鏡像提供的ubuntu界面。

貳

通過Docker使用香山第二部分：

香山仿真演示

我們在 docker 鏡像里提供了預先編譯好的香山仿真模擬程序，可以用它來運行 coremark、linux_hello 等程序。

此處我們暫不解釋各項參數的含義，只先熟悉一下仿真運行程序的整個過程。

從第一部分的最后，進入 ubuntu 界面開始：

運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時間。本人電腦（i5-1240P）小于5分鐘完成。

#給大家展示下機主 CPU 狂燒的樣子，嘎嘎O(∩_∩)O

如果電腦性能較好，可以嘗試運行更復雜的 linux_hello 程序。

運行成功可以看到如下輸出：

叁

通過Docker使用香山第三部分：

本次使用的香山工具解說

1. AM

仿真時用到的 .bin 文件，是測試程序鏡像，將其輸入給 EMU 就可以模擬香山核運行該程序的過程。

獲取 .bin 的方式有多種，最常用是通過 AM 來生成。

AM 是一個裸機運行時環境，我們可以使用 AM 來編譯在香山裸機上運行的程序。

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

按 riscv64-xs 架構進行編譯

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，其他三個是編譯產物。

txt 是程序的反匯編文件

bin 是仿真所需的程序鏡像

2. NEMU

NEMU 是一個解釋型的指令集模擬器，在仿真過程中它同樣執行程序，為香山提供一個作為對照的正確結果。

第一步：make riscv64-xs-ref_defconfig

第二步：make -j

完成這兩步，才是完成“給香山對照的 nemu”的編譯

編譯生成的結果，在 build 目錄的如下位置

3. difftest(差分測試)

difftest 是一個協同仿真框架，它在仿真運行時負責將香山核的輸出與 NEMU 的輸出進行對比，判斷香山是否按照指令集定義的那樣正確運行。

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

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

在仿真運行（執行 emu 時），通過 --diff 參數指定 nemu 來開啟對比功能，如果不需要對比可以使用 --no-diff 關閉該功能，這時將只進行香山核的仿真。

4. 編譯香山核的仿真程序 EMU

有了前面部分的基礎，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。

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

這些步驟已經在香山的 Makefile 里預先配置好了，我們可以通過如下命令直接編譯

解釋參數

emu，表示編譯預設為 emu，目標是編譯仿真程序 EMU。香山還有生成可綜合 Verilog 的預設，具體可見Makefile。

-j32 ，是 make 編譯命令的參數，表示編譯時使用 32 個線程。

后面大寫的參數是對EMU的設置，其中：

CONFIG 指定香山配置，MinimalConfig 是簡化版香山配置，為雙發射，其余內部參數也相應縮減；DefaultConfig 是完整版香山配置，為6發射，需要的編譯時間較長，并且對機器性能有較高要求。不指定 CONFIG 時默認為 DefaultConfig 配置。

EMU_THREADS 指定之后運行 EMU 時可用到的線程

EMU_TRACE=1 指定之后運行 EMU 時候可以打印波形

編譯 MinimalConfig 至少需要 40GB 內存，編譯 DefaultConfig 則推薦 80GB 內存以上。

這一步時間會比較久，需要耐心等待，生成結束后，可以在 ./build/ 目錄下看到一個名為 emu 的仿真程序。

(如果你已經做到這里了，可以在 gitlink 的 howtouseissue 提交截圖獲得獎勵～)

利用 emu 仿真程序，可以讓香山核運行指定的測試程序，進而驗證功能或者測試性能。

emu 的基本用法是：

其中：

-i 指定測試程序鏡像

--diff 指定用于給 difftest 提供對照的 nemu 動態鏈接庫

2> 是 shell 操作，把 std error 的數據（性能計數器的數據）打印到文件，之后可以通過該文件查看性能計數器的結果。這樣避免性能計數器結果和emu執行結果混在一起難以觀察。

emu 還可以打印出波形

可以使用 --dump-wave 參數打開波形，并使用 -b 和 -e 參數設置生成波形的開始和結束周期，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 的默認值為 0，注意僅當 -e 參數大于 -b 時才會真正記錄波形；波形文件將會生成在 ./build/ 目錄下，波形格式默認為 vcd。

emu 的更多功能可以使用 help 查看

歡迎大家來開源芯片社區查看更多香山使用文檔。