gem5的安装与使用

陆续写些关于新书《自己动手写CPU》的博客，本篇主要是讲解gem5的安装与简单使用。

      gem5是什么？外事不决问谷歌，内事不决问百度。有很多这方面的资料，小生就不重复了。简单列举如下：

     The gem5 simulator is a modular platform for computer system architectureresearch（计算机系统架构研究）,encompassing system-level architecture as well as processormicroarchitecture.（既有系统级架构又有处理器的微架构）

      特点如下：

• Pervasiveobject orientation

• Multipleinterchangeable CPU models

• Event-drivenmemory system

• MultipleISA support.（Alpha、ARM、SPARC、MIPS、POWER、x86）

• Full-systemcapability（Alpha、SPARC、MIPS、x86）

• Multiprocessor/ multi-system capability

• Powerand energy modeling

• Co-simulationwith SystemC

      简单来说：就是一个可以模拟多种ISA的模拟器。

      废话少说，直接动手。

      一开始尝试在CentOS6.5上安装，但是发现gcc是4.4.7，不符合gem5对gcc的要求，gem5要求gcc是4.6以上。二话不说，就下载了gcc4.9.2（我们都是讲效率的人）。

      然后。。。。。。

      然后都是泪，gcc编译屡屡出错，百度了数个教程，都是一样的啊，步骤没有错啊。

      擦干眼泪，果断换系统（我们都是将效率的人）—— 安装CentOS7。

       CentOS7 安装中 。。。。。。（期间：吃饭、喝水、约MM。。。。。。）

       CentOS7 安装完成。经过查看，gcc是4.8.2，初步满足条件。安装gem5要有一下依赖软件需要安装。

• gcc 4.6及以上版本
• python 2.5-2.7（目前不支持pyton3.x）
• SCons 0.98.1及以上版本
• SWIG 2.0.4及以上版本
• zlib任何最近的版本
• m4
• protobuf 2.1及以上版本
  

       针对CentOS7分别检查如下：

       （1）gcc：系统自带，无需安装，使用gcc -v，可以查看版本，CentOS7是4.8.2，满足条件。

       （2）python：系统自带，无需安装，使用python --version，可以查看版本，CentOS7是2.7.5，满足条件，并且有python的头文件（在/usr/include/）和库文件（在usr/lib64/）。

       （3）SCons：没有安装，需要安装。

       （4）SWIG：没有安装，需要安装。

       （5）zlib：系统自带，无需安装。使用whereis zlib可以查看安装位置。

       （6）m4：系统自带，无需安装，使用m4 --veriosn，可以查看版本，CentOS7是1.4.16。

       （7）protobuf：没有安装，需要安装。

        OK。分析完毕，下载上面的软件包，安装过程如下：

        1、安装 SCons2.3.4

        解压缩安装包后，使用如下命令安装：

python setup.py install --standard-lib

然后在终端中，输入scons -verison，会出现如下结果：
  

SCons by Steven Knight et al.:    script: v2.3.4, 2014/09/27 12:51:43, by garyo on lubuntu    engine: v2.3.4, 2014/09/27 12:51:43, by garyo on lubuntu    engine path: ['/usr/lib/python2.6/site-packages/SCons']Copyright (c) 2001 - 2014 The SCons Foundation 

        2、安装SWIG3.0.4

       解压缩安装包后，使用熟悉的命令安装，如下：

      configure

       make

       make install

       使用如下命令测试是否安装成功：

swig -verison

      应该输出如下结果：

SWIG Version 3.0.4 Compiled with g++ [x86_64-unknown-linux-gnu] Configured options: +pcre 

      3、安装protobuf2.6.1

     在https://github.com/google/protobuf/releases/download/v2.6.1/protobuf-2.6.1.tar.bz2下载release版本的protobuf2.6.1，解压缩后，使用如下命令安装：

     configure

     make

     make install

    然后使用如下命令可以检查是否安装完成：

protoc  --version

      输出如下：

libprotoc 2.6.1

      修改/root/.bashrc，添加如下：

export LIBRARY_PATH=$LIBRARY_PATH:/usr/local/lib export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/lib             // 是protobuf默认的安装路径export PKG_CONFIG_PATH=$PKG_CONFIG_PATH:/root/gem5/protobuf-2.6.1  // 是protobuf的解压缩路径

     如果不加最后一句话，那么在编译gem5的时候，会出现下面的警告：

Package protobuf was not found in the pkg-config search path. Perhaps you should add the directory containing `protobuf.pc' to the PKG_CONFIG_PATH environment variable No package 'protobuf' found Warning: pkg-config could not get protobuf flags. 

      然后应用修改：

source ~/.bashrc

     万事具备，只欠东风了，在http://www.m5sim.org/Download下载软件包gem5-stable-50ff05095970.tar.bz，解压缩后，使用如下命令进行编译，得到ARM处理器的一个目标。 

scons build/ARM/gem5.opt

    等待中，有半个小时左右（小生的计算机配置比较低，i3处理器，2G内存，哪位好心人能捐助一台高性能的计算机啊）。。。。。。

    成功后，输入如下命令，可以测试。

./build/ARM/gem5.opt ./configs/example/se.py -c ./tests/test-progs/hello/bin/arm/linux/hello 

    结果如下：

gem5 Simulator System.  http://gem5.org gem5 is copyrighted software; use the --copyright option for details. gem5 compiled Jan 24 2015 11:24:28 gem5 started Jan 24 2015 11:32:22 gem5 executing on localhost.localdomain command line: ./build/ARM/gem5.opt ./configs/example/se.py -c ./tests/test-progs/hello/bin/arm/linux/hello /root/gem5/gem5-stable-50ff05095970/configs/common/CacheConfig.py:48: SyntaxWarning: import * only allowed at module level   def config_cache(options, system): Global frequency set at 1000000000000 ticks per second       0: system.cpu.isa: ISA system set to: 0 0x416fca0 0: system.remote_gdb.listener: listening for remote gdb #0 on port 7000 **** REAL SIMULATION **** info: Entering event queue @ 0.  Starting simulation... Hello world! Exiting @ tick 2924000 because target called exit() 

     倒数第二行出现了“Hello world!”，表示测试成功。

 在编译的时候提示：

Youcan get a 12% performance improvement by installing tcmalloc(libgoogle-perftools-dev package on Ubuntu or RedHat).

也就是说使用tcmalloc会提高程序运行性能，

在http://download.savannah.gnu.org/releases/libunwind/下载libunwind-0.99-beta.tar.gz，然后configure->make->makeinstall进行安装

然后安装googleperftools 1.9，使用如下命令安装：

./configure--disable-cpu-profiler--disable-heap-profiler--disable-heap-checker--enable-minimal--disable-dependency-tracking

make

makeinstall

echo/usr/local/lib > /etc/ld.so.conf.d/usr_local_lib.conf

/sbin/ldconfig