1.编译

• 安装dependencies：
  sudo apt install build-essential git m4 scons zlib1g zlib1g-dev libprotobuf-dev protobuf-compiler libprotoc-dev libgoogle-perftools-dev python-dev python
• 编译源代码：scons build/X86/gem5.opt -j9

2.配置简单的configuration scripts

• configs/examples文件夹中包含很多示例配置，这些配置的所有参数都可以在命令行中重新指定

2.1系统各个组成部分配置

• 首先导入库文件：
  import m5
from m5.objects import *
• 创建system对象：system对象是模拟系统中所有其他对象的父对象。system对象包含许多功能(而不是时间级)信息，
  system = System()
• 指定时钟域和电压：
  system.clk_domain = SrcClockDomain()，
  system.clk_domain.clock = '1GHz'，
  system.clk_domain.voltage_domain = VoltageDomain()（默认值）
• 配置memory：内存一直使用timing mode。每个内存对象可以有两种端口，主端口和从端口。请求从主端口发送到从端口，响应从从端口发送到主端口。当连接端口时，必须连接一个主端口到一个从端口
  system.mem_mode = 'timing'，
  system.mem_ranges = [AddrRange('512MB')]
• 创建一个最简单的CPU：TimingSimpleCPU
  system.cpu = TimingSimpleCPU()
• 创建整个系统范围内的总线，并将其与数据cache和指令cache链接起来：
  system.membus = SystemXBar()
system.cpu.icache_port = system.membus.slave
system.cpu.dcache_port = system.membus.slave
• 创建中断控制器并将其链接到内存端口（仅x86需要）：
  system.cpu.createInterruptController()
system.cpu.interrupts[0].pio = system.membus.master
system.cpu.interrupts[0].int_master = system.membus.slave
system.cpu.interrupts[0].int_slave = system.membus.master
• 将系统端口连接入内存端口，这个端口可以允许系统读写内存
  system.system_port = system.membus.slave
• 创建一个内存控制器并指定控制范围，将其连接到内存总线。
  system.mem_ctrl = DDR3_1600_8x8()
system.mem_ctrl.range = system.mem_ranges[0]
system.mem_ctrl.port = system.membus.master

2.2 创建其余部分

• 创建一个process并指定运行的测试程序，将这个process作为任务绑定到之前创建的CPU中

  process = Process()  
  process.cmd = ['tests/test-progs/hello/bin/x86/linux/hello']
  system.cpu.workload = process
  

• 在CPU中创建执行上下文环境:
  system.cpu.createThreads()
• 实例化这些系统组件：创建root对象并实例化
  root = Root(full_system = False, system = system)
m5.instantiate()

3. 增加其他配置

3.1 增加cache

gem5中存在两种cache系统。Ruby用于详细建模缓存一致性，经典cache实现了简化且不灵活的MOESI一致性协议。

• 增加cache，首先需要增加一个python文件，并在文件头导入 from m5.objects import Cache
• 新建一个类，继承Cache类，并实例化其中一些必须的参数，写链接CPU与总线的函数：

  class L1Cache(Cache):
      assoc = 2  
      tag_latency = 2  
      data_latency = 2  
      response_latency = 2  
      mshrs = 4
      tgts_per_mshr = 20
  
      def connectCPU(self, cpu):
          # need to define this in a base class!
      raise NotImplementedError
  
      def connectBus(self, bus):
          self.mem_side = bus.slave
  

  接下来创建L1D cache和L1I cache类：

  class L1ICache(L1Cache):
      size = '16kB'
  
      def connectCPU(self, cpu):
          self.cpu_side = cpu.icache_port
  
  class L1DCache(L1Cache):
      size = '64kB'
  
      def connectCPU(self, cpu):
          self.cpu_side = cpu.dcache_port
  

• 在创建CPU之后，创建两个L1级cache并连接到CPU（需要移除之前直接将cache端口连接到memory的代码）：

  system.cpu.icache = L1ICache()
  system.cpu.dcache = L1DCache()
  
  system.cpu.icache.connectCPU(system.cpu)
  system.cpu.dcache.connectCPU(system.cpu)
  

• 将两个L1级cache通过L2总线连接到L2 cache：

  system.l2bus = L2XBar()
  
  system.cpu.icache.connectBus(system.l2bus)
  system.cpu.dcache.connectBus(system.l2bus)
  

3.2使用命令行修改配置参数

• 在python脚本文件中添加如下代码，支持gem5的 --help 命令：

  from optparse import OptionParser
  
  parser = OptionParser()
  parser.add_option('--l1i_size', help="L1 instruction cache size")
  parser.add_option('--l1d_size', help="L1 data cache size")
  parser.add_option('--l2_size', help="Unified L2 cache size")
  
  (options, args) = parser.parse_args()
  

• 修改各类的构造函数，允许在命令行添加参数直接对脚本进行调整：

  //L1 cache类
  def __init__(self, options=None):
      super(L1Cache, self).__init__()
      pass
  

  //L1ICache
  def __init__(self, options=None):
      super(L1ICache, self).__init__(options)
      if not options or not options.l1i_size:
          return
      self.size = options.l1i_size
  

4.自带的script文件介绍

1. common

包含许多帮助脚本和函数，用于创建模拟系统。

• Caches.py 与前面章节中创建的caches_opt .py文件类似。
• Options.py 包含可以在命令行上设置的各种选项。比如cpu的数量，系统时钟的数量等等。这是查看要更改的选项是否已经具有命令行参数的好地方。
  • 常用选项介绍：
  • --cpu-type=CPU_TYPE：要运行的cpu类型。这是始终设置的重要参数。默认值为atomic，不执行时序模拟。
  • --sys-clock=SYS_CLOCK：以系统速度运行的块的顶级时钟。
  • --cpu-clock=CPU_CLOCK：以CPU速度运行的块的时钟。这与上面的系统时钟是分开的。
  • --mem-type=MEM_TYPE：要使用的内存类型。选项包括不同的DDR内存和ruby内存控制器。
  • --caches：使用经典缓存执行模拟。
  • --l2cache：在经典缓存中使用L2缓存执行仿真。
  • --ruby：使用Ruby代替传统的高速缓存作为高速缓存系统模拟。
  • -m TICKS, --abs-max-tick=TICKS：指定一定数量的模拟时间
  • -I MAXINSTS, --maxinsts=MAXINSTS：指定模拟一定数量的指令条数
  • -c CMD, --cmd=CMD：指定SE模式运行的二进制文件。
  • -o OPTIONS, --options=OPTIONS：传递给二进制文件的选项，使用“”把整个字符串括起来。可以通过此变量传递参数和选项（例如–whatever）。
  • --output=OUTPUT：将输出重定向到文件中。
• CacheConfig.py 包含设置经典内存系统的缓存参数的选项和功能。
• MemConfig.py 提供用于设置内存系统的帮助功能。
• FSConfig.py 可为许多不同类型的系统设置全系统仿真。
• Simulation.py 包含许多功能用来设置和运行gem5，包含的许多代码都用于管理检查点的保存和还原

2. dram文件夹

测试内存系统

3. example

这个目录包含一些示例gem5配置脚本，可以使用它们开箱即用地运行gem5，这个目录中还有其他一些实用程序配置脚本。

4. splash2

包含用于运行splash2基准套件的脚本，其中包含一些用于配置模拟系统的选项。

5. topologies

包含创建Ruby缓存层次结构时可以使用的拓扑的实现