DSP ISS 仿真

使用指令集仿真器（Instruction Set Simulator ISS）进行程序分析（profile），可以帮助开发者在性能调优阶段快速定位性能瓶颈，从而优化算法架构。

特别提示：

• 不支持多核心 IPC 通信，仅支持 DSP 内核算法仿真。

• ISS 仿真中的逻辑单元计算能力基本与真实芯片相同（如数据/代码均在缓存中的情况下，Cache 和 DTCM 的内存特性从配置中获取，可以确保此部分的准确性）。

  然而，由于系统内存只支持 PSRAM 或 SRAM 参数，ISS 系统内存模型只能配置为 PSRAM 或 SRAM。 内存模型的差异会引入性能误差。根据不同程序特性，仿真误差一般在 10%以内，最大约为 20%。

• 由于是精准指令仿真，仿真速度较慢，进行大型项目仿真时耗时较长。

• 建议使用 Xplorer 的 GUI 界面进行仿真。如果在 Linux 服务器上安装了 Xplorer，可以开启服务器的 X11 远程 GUI 进行使用。

编译工程

1. 修改 LSP specs 文件（ <dsp sdk>\project\RTK_LSP\RI-2021.8\HIFI5_PROD_1123_asic_UPG\RTK_LSP\specs）内容：

   *startfile:
   crt1-sim%O%s crti%O%s crtbegin%O%s _sharedvectors%O%s _vectors%O%s
   *endfile:
   crtend%O%s crtn%O%s
   *lib:
   -lc -lsim -lc -lhandler-reset -lhandlers-sim -lhal -lc
   

2. 编辑代码并添加 exit() 仿真退出函数，例如：

   #include <xtensa/sim.h>
   int main()
   {
      xt_iss_client_command("isa_profile", "enable");
      xt_profile_enable();  // "Start with counting off" Option
      app_example();  // function for profile
      xt_profile_disable();
      exit(1);
   }
   

3. 重新编译工程：

   

仿真配置和启动

1. 在工具栏点击 Debug > Profile Configuration：

   

2. 按需重命名仿真任务名称，并在 Profiling Mode Options 列勾选所需功能。

   其中，需勾选 Enable ISA profiling。 Start with counting off 包含提示函数，可控制需要统计 profile 信息的代码段的开始和结束位置。 否则会从上电一直统计到 exit()。SRAM 和 PSRAM 的仿真参数如下（默认代码/数据在 PSRAM 中）：

   项目	SRAM读取	SRAM写入	PSRAM读取	PSRAM写入
   内存等待周期（cycles）	16	2	28	28
   循环块等待周期（cycles）	2	2	8	8

   

3. 点击 Apply 和 Profile to 启动仿真。

   注意，下面图片中 Start with counting off 选项的提示窗口是错误的（command 多了”s”）。

   

应为：

xt_iss_client_command("all", "enable")

也可以点击下图中的设置按钮进行仿真。注意不能直接点击工具栏上的 profile 按钮，否则默认没有内存延迟模型。

在仿真窗口的标签栏中有各种统计结果：

CMD 仿真

仿真完成后，可以点击下方的 Console 查看 Xplorer 仿真指令，例如：

保存该指令，例如：

/opt/xtensa/XtDevTools/install/tools/RI-2021.8-linux/XtensaTools/bin/xt-run --xtensa-core=HIFI5_PROD_1123_asic_UPG --xtensa-system=/opt/xtensa/XtDevTools/install/builds/RI-2021.8-linux/HIFI5_PROD_1123_asic_UPG/config --xtensa-params= --console --mem_model --wbsize=32 --mlatency=28 --blockrepeat=8 --write_delay=28 --write_repeat=8 --summary --client=<dsp sdk>/project/project_dsp/bin/HIFI5_PROD_1123_asic_UPG/Release/_gen_d/profile/--psram_--_project_dsp_-_HIFI5_PROD_1123_asic_UPG_-_Release/p_10/iss.clientcmds --vector=1 --alt_reset_vec=0x60301000 <dsp sdk>/project/project_dsp/bin/HIFI5_PROD_1123_asic_UPG/Release/project_dsp

可以用上述命令进行仿真。但需要根据实际项目配置及路径进行调整。注意，如果在 Linux 下使用 auto_build.sh 脚本编译 project_dsp，需要根据实际情况修改 xt-run 命令。 例如，auto_build.sh 会将项目拷贝到 <dsp sdk>/auto_ws 目录再编译。 CMD 最后参数（ /home/miles_wang/dsp_sdks/20230216_ISS_SIM/dsp/project/project_dsp/bin/HIFI5_PROD_1123_asic_UPG/Release/project_dsp）需据实际情况修改。

Profile 与 RTOS Task 问题

当前，Xplorer 提供的 profile 方法对于异常和中断函数调用的处理还不完善。一般算法调优也可以独立于 RTOS 系统进行。因此，我们强烈不推荐在 RTOS 系统下进行 profile。

如果用户必须在 RTOS task 环境里 profile：

• profile 时防止上下文切换和处理中断服务。

• 进入统计区域前完成一次 lazy switch。因为 RTOS 的任务切换不会改变协处理器寄存器，仅当任务用到这些 DSP 寄存器时，才会生成协处理器寄存器异常。

例如：

void profiling_task(void)
{
   int start, end;
   vTaskEnterCritical();
   co_processor_func(test_array); // this function uses DSP co-processor registers  start = xthal_get_ccount();
   xt_iss_client_command("isa_profile", "enable");
   xt_profile_enable();
   for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
      co_processor_func (test_array);
   }
   xt_profile_disable ();
   end = xthal_get_ccount();
   vTaskExitCritical();
   printf("%d cycles\n", end-start);  // output: 314313 cycles
   exit(1);
}

profile 结果如下：

如果取消第一次 co_processor_func() 的调用，则会发现出现了部分异常 handler，Xplorer 对这些 handler 的统计会出错：

Profile (Cycles) 表统计正确，但 Call-Graph 表会出现统计错误。

参考文档

• 具体 ISS 仿真方法，参考 Xplorer 安装目录下的 Xtensa 文档 inst_set_sim_ug.pdf。

• profile 结果分析可参考 gnu_profiler_ug.pdf。