ucb-bar/gemmini

项目介绍

Gemmini 是一个面向深度神经网络硬件的全系统、全栈探索与评估平台。它以 RoCC 加速器形式接入 Rocket 或 BOOM 核，使用自定义 RISC-V 指令，并用 Chisel 硬件描述语言实现，隶属 Chipyard 生态 ucb-bar/gemmini。目标用户是体系结构研究者和硬件工程师，关注加速器本身之外的存储层次、软件栈和数据流选择如何共同影响 DNN 性能。

加速器核心是两层结构的脉动阵列，输入输出存放在显式管理的分 bank 暂存区，另有带加法器、缩放单元和激活单元的累加器 SRAM。硬件采用解耦的存取/执行架构，分为 execute、load、store 三个控制器，由 ROB 检测跨控制器依赖，两个 DMA 通过私有 TLB 按虚拟地址搬运数据。CISC 型 loop 指令会自动分块并展开超过阵列尺寸的矩阵乘和卷积 README 架构说明。

生成参数覆盖阵列尺寸（tileRows、tileColumns、meshRows、meshColumns）、数据流（输出驻留、权重驻留或运行时可选）、暂存区与累加器容量和 bank 数、元素数据类型、队列深度以及 DMA 总线宽度。可选功能包括 move-in 时的缩放和可配置激活函数。

快速使用

Gemmini 在 Chipyard 内开发，先满足 Chipyard 依赖要求，然后克隆 Chipyard、执行初始化脚本、加载环境，并在仓库内的生成器目录安装 Gemmini 软件库：

git clone https://github.com/ucb-bar/chipyard.git
cd chipyard
./build-setup.sh
source env.sh
cd generators/gemmini
make -C software/libgemmini install

接着构建测试程序，其中包含小矩阵测试和 ResNet50 等 DNN 负载：

cd chipyard/generators/gemmini/software/gemmini-rocc-tests
./build.sh

生成的 RISC-V 二进制位于 build/，分 baremetal、Linux 和 proxy-kernel 三种变体 README 第 49–52 行。再构建 Verilator 周期精确模拟器并运行一个小型 baremetal 负载：

cd chipyard/sims/verilator
make CONFIG=GemminiRocketConfig
make CONFIG=GemminiRocketConfig run-binary BINARY=../../generators/gemmini/software/gemmini-rocc-tests/build/bareMetalC/template-baremetal

只验证功能时可用带 Gemmini 扩展的 Spike，速度更快 README 第 95–106 行。MLSys 2022 教程覆盖构建不同类型加速器、增加自定义数据类型、编写程序和性能计数分析 教程。

使用约束

三种二进制不能混用：Linux 二进制动态链接，需要运行 Linux 的 SoC；baremetal 二进制无操作系统、无虚拟内存；proxy-kernel 二进制依赖 RISC-V Proxy Kernel，堆空间有限，部分在其他模式下正常的程序可能失败 riscv-pk。大型 DNN 负载在周期精确模拟器上可能运行数天，端到端运行建议使用 FireSim 的 FPGA 加速仿真 FireSim。转置与数据流的合法组合有限制，见 config_ex 的许可表 config_ex。loop 指令和 max-pooling 标注为实验性，可能变化。仓库许可证显示为 NOASSERTION，复用前需确认具体条款。硬件和软件都在 Chipyard 中构建，Chipyard 提交版本需要匹配。

HotRepo 点评

Gemmini 在 HotRepo 的全部语言日榜和 Star 快照中没有记录，因此这里没有可报告的热度趋势。现有材料能确认的是一个始于 2018 年的长期学术项目，积累 1,555 Star 和 305 Fork，根植于伯克利的 Chipyard 生态，并有 DAC 2021 论文支撑 引用信息。它的价值主要在研究与评估：生成器把数据流、数据类型和存储参数暴露出来，便于做架构对照实验，仓库自带的 ISA 级测试则提供了可复现实验的具体起点。