2025 年 7 月 18 日，在第五屆（2025）RISC-V 中國(guó)峰會(huì)的軟件與生態(tài)系統(tǒng)分論壇上，阿里巴巴達(dá)摩院 RISC-V 及生態(tài)部技術(shù)專家劉志偉帶來了關(guān)于 QEMU RISC-V 的報(bào)告，分享了 QEMU 去年的合入情況、最新特性以及未來的規(guī)劃與展望。
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QEMU 是通用開源機(jī)器模擬器和虛擬化器，可跨平臺(tái)運(yùn)行操作系統(tǒng)和程序，支持多種架構(gòu)虛擬化。目前，QEMU 已包含 9 個(gè)開發(fā)板、25 個(gè) CPU、6 個(gè) Profile 以及 141 個(gè)擴(kuò)展。去年，QEMU 合入了一些新的擴(kuò)展，包括對(duì) RVA23 Profile 的支持、RVV 模擬效率的提升、IOMMU 的支持、CFI Profile Mask 等重要擴(kuò)展的支持，以及聲明式 CPU 和 TCG 后端的支持等。
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劉志偉提到，當(dāng)前的開發(fā)工作主要圍繞多個(gè)方面展開，如 IOPMP、完善對(duì)虛擬化的支持、實(shí)現(xiàn) SMMPT、IOMPT 等以支持機(jī)密計(jì)算，增加開發(fā)板版本支持，完善熱遷移功能，支持 Server Soc、多核確定性執(zhí)行以及 OCP 數(shù)據(jù)類型等。
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他還介紹了 QEMU for RISC-V 的最新特性。盡管 QEMU 很早就支持了 RISC-V，但標(biāo)量編譯和向量編譯導(dǎo)致其運(yùn)行速度較慢的問題一直存在。通過分析指令翻譯情況，劉志偉解釋了該問題出現(xiàn)的原因，并提出了優(yōu)化方法。
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社區(qū)中的優(yōu)化主要集中在滿足特定條件下的 Helper 函數(shù)優(yōu)化。通過這些優(yōu)化，SPEC 2006 整數(shù)基準(zhǔn)測(cè)試的總體性能提升了 74.02%，平均運(yùn)行時(shí)間從 8913.70 秒降至 2316.19 秒。劉志偉指出，未來還有許多工作要做，包括 GVEC IR 增加掩碼處理機(jī)制、優(yōu)化 stride、IOMMU 的復(fù)用以及 SMMPT 的實(shí)現(xiàn)等。
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此外，在其他特性上，IOMMU 復(fù)用了 IOMMUMemoryRegion，擴(kuò)展了 PASID；SMMPT 實(shí)現(xiàn)了按域的訪問，為機(jī)密計(jì)算提供支持，每個(gè)域通過 SDID 標(biāo)記，并借助 MPT 的頁(yè)目錄地址來實(shí)現(xiàn)訪問。
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在多核確定性執(zhí)行方面，十幾年前單線程的多核執(zhí)行已完成，但隨著多核調(diào)試需求的增加，多核確定性執(zhí)行成為新的挑戰(zhàn)。目前，多核輪詢模式下的確定性執(zhí)行已完成開發(fā)。
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在 Plugin 支持方面，QEMU 已實(shí)現(xiàn)對(duì)指令插裝的支持，且去年有了新進(jìn)展，特別是在集成器訪問變動(dòng)的插裝方面。不過，社區(qū)在這方面的機(jī)制仍有待完善。
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在 AI 相關(guān)的 OCP 數(shù)據(jù)格式支持上，由于 AI 在 RISC-V 的應(yīng)用廣泛，而 BF16 在模擬中存在最大指數(shù)的編譯、N/A 無窮大的處理以及 0 的定義等沖突問題。因此，通過增加數(shù)據(jù)類型、對(duì) canonicali 進(jìn)行數(shù)據(jù)支持、選擇 OCP 并制定相關(guān)擴(kuò)展、借助 ALTFMT 機(jī)制支持，未來會(huì)兼容 P3109 或類似被 AI 廣泛采用的數(shù)據(jù)類型。
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面向未來，QEMU 社區(qū)的工作主要包括多個(gè)方面：在 AI 的指令集方面，支持 OCP Matrix 和 P 擴(kuò)展，討論 64 位的指令寬度并增加機(jī)制上的支持；在精密計(jì)算的三個(gè)擴(kuò)展（如 E-trace、IOPMP 等）上，進(jìn)一步細(xì)化模擬，實(shí)現(xiàn)更好的建模；此外，還將支持 PCIE、Qos 和 RAS。