gem5学习6——HiPEAC2012 Tutorials笔记

1、在系统仿真中我们关心什么？
(1) 标准测试程序的运行时间
(2) CPU性能
(3) 互连的延迟
(4) DRAM控制器调度

CPU的行为依赖存储系统，存储系统的行为依赖CPU；CPU花费大量时间等待存储事件完成。

2、GEM5的优势是什么？
GEM5来自M5与GEMS的结合，是基于离散事件仿真核建立起来的。它能建模完整的系统：
不仅仅是CPU程序；
不仅仅是拥有示踪（trace）的存储系统；
不是单个DRAM；
不是不带I/O的执行。

3、GEM5的应用场合是什么？
(1) 软件开发与验证（二进制翻译模型，比如OVP/QEMU已经足够快来做这些，并且已经拥有成熟的软件开发环境）
(2) 软硬件性能验证（需要高精度的性能测量，捕捉实际相关的事件）
(3) 早期架构探索（需要能够快速方便建模并连接关键架构组件的硬件平台）
(4) 软硬件功能验证（RTL已经足够，并且足够成熟）

4、编译的目标文件有哪些？
(1) gem5.debug(debug build, symbols, tracing, assert)
(2) gem5.opt(optimized build, symbols, tracing, assert)
(3) gem5.fast(optimized build, no debugging, no symbols,no tracing, no assertions)
(4) gem5.prof(gem5.fast + profiling support)

5、GEM5拥有哪两种模式？
(1) 全系统（FS）
 ×为启动操作系统
 ×建模裸硬件，包括设备
 ×中断、异常、特权指令、错误处理函数
 ×仿真UART输出
 ×仿真的帧缓冲输出
(2) 系统调用模拟（SE）
 ×运行独立的程序或者MP上的程序集
 ×建模用户可见的ISA加上共同的系统调用
 ×模拟系统调用，特别是通过调用主机OS
 ×简化地址转换模型，没有调度

6、运行过程后台的实际操作是怎样的？


7、GEM5中的对象（object）是什么？
Python与C++编写。
×使用Python组合各个部件，用C++进行仿真;
×继承自SimObject基类;
×用于创建、配置参数、命名、设置检查点等的代码相同。

8、GEM5中的事件（event）是什么？
标准的离散事件时序模型。
×用“ticks”计数全局逻辑时钟;
×与实际的时间没有固定的关系;
×src/sim/core.hh中的常数将“ticks”与实际时间联系起来。

9、GEM5中的端口（port）是什么？

×用于将Memobjects连在一起（比如让CPU能对存储器进行读写操作）;
×对应系统组件中实际的结构端口（比如CPU有指令与数据端口）;
×端口有明确的分工，总是成对出现（主端口连到从端口；类似于 TLM-2 initiator 与target socket）;
×发送与接收函数配对传输的数据包（主端口的sendAtomic() 调用连接的从端口的recvAtomic()；recvAtomic()由SlavePort 子类具体实现）;

结果：面向类地处理任意连接，仅仅调用一个虚函数。

10、GEM5中的传输接口（transport interface）是什么？

三种传输接口：Functional, Atomic, Timing

在端口上都拥有自己的传输函数：sendFunctional(), sendAtomic(), sendTiming()  

Functional：
×用于载入二进制、调试、内省等;
×访问立即发生（读到最新的数据拷贝；写更新存储系统中的任意数据）;
×在一个函数调用中完成事务（在sendFunctional()返回之前完成请求）;
×等价于 TLM-2 debug transport;
×缓冲数据包的对象也被更新与查询。

Atomic:
×在一个函数调用中完成交易（sendAtomic()返回之前完成请求）;
×模型状态改变（cache填充、一致性等）;
×返回近似的 w/o contention 延迟或排队延时;
×类似于 TLM-2 blocking transport (without wait);
×用于 loosely-timed 仿真 (fast forwarding) 或预热caches。

Timing:
×建模存储系统中所有的时序与队列;
×将事务分成多个阶段（ sendTiming()初始化发往slave的请求；Slave 之后调用sendTiming() 来发送应答数据包）;
×类似于TLM-2 non-blocking transport;
×用于近似时序仿真；

TIP：Atomic 与 Timing 访问不能在系统中共存。

11、GEM5中的统计量（Statistics）有哪些？
统计量：数量、平均值、矢量、公式、直方图、分布、向量分布。
当前输出文本：不久将会输出到 Python dict中。

12、GEM5中的设置检查点（Checkpointing ）与快速演进（Fast forwarding）是什么？

模拟器可以创建检查点：

在之后的时间点恢复它们;
通常在atomic存储模式下设置检查点（到达 ROI之后）;
从检查点恢复过来并将系统切换为详细模式;

限制：
原来的仿真与测试的仿真必须有相同的ISA、核数、存储映射;
目前不能对cache状态设置检查点，也就是说只能在Atomic CPU 并且没有caches的情况下设置检查点。