gem5 arm架构 fullsystem spec2017 benchmark 仿真

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已于 2023-01-23 21:04:38 修改 · 3.2k 阅读

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#架构

于 2023-01-03 02:43:47 首次发布

文章详细介绍了在gem5模拟器中使用systememulation模式时遇到的问题，包括X86架构对新指令的支持不足和特定benchmark的环境需求。作者提出使用gccmarchK6编译以解决部分问题，并讨论了gem5对ARM架构更好的支持。在fullsystem模式下，文章提供了X86和ARM的配置示例，强调了qemu-kvm在boot阶段的作用，以及如何创建和扩容diskimage以运行spec2017基准测试。此外，还介绍了利用script自动化运行benchmark的方法。

gem5 system emulation 模式，内部实现了对system call的模拟，使用了一段时间后，有一些发现:

如果使用spec2017 X86编译，那么会存在对intel比较新的指令不支持的问题；后来使用gcc march K6 m32来解决，即使用amd的k6 32bit编译，但是这也只是权宜之计
gem5的开发人员在邮件list中介绍intel对gem5的译码支持比较差，最开始gem5的x86也是基于amd的
很多论文中使用了ARM架构，gem5的开发人员也和ARM合作比较紧密，所以gem5对arm架构的指令支持比较好
即使使用上面的方法，se模式还是会遇到gem5没有模拟的system call函数的问题
同时还会遇到环境的问题，比如549.fotonik3d，需要手动将input输入的压缩文件OBJ.dat.xz手动解压之后才能运行
“”
因为上述的问题，在邮件list中可以看出gem5的开发人员比较倾向于使用full system模式，用他的话就是"works magically"。

X86 full system

如果使基于X86 Ubuntu系统模拟gem5 arch，制作disk image比较简单，可以git clone gem5 resource, 在spec2017文件夹下放入spec2017.iso，调用build.sh自动调用packer将spec2017装入ubuntu的disk image生成spec-2017。

 ./build/X86/gem5.fast --outdir=./m5out/ configs/example/gem5_library/x86-spec-cpu2017-benchmarks.py --image=path/spec-2017 --benchmark=505.mcf_r --size=ref --partition=1

这里需要强调的是，gem5中介绍了多次qemu-kvm, 但是qemu-kvm并不是在X86架构中生成disk image和真正运行gem5时必须的工具。
在gem5中引入它的主要作用就是在boot阶段使用qemu，在真实的cpu上运行boot 阶段，进行加速，实际上如果我们在云服务器上跑，如果没有qemu软件或者权限，只是使用atomic cpu跑boot也是比较快的。
就是不要被qemu迷惑，fullsystem gem5可以理解成在gem5上跑app，不过这个app是os，单纯的用atomic cpu跑也没有任何问题。

ARM full system

X86 full system的问题是memory最大支持3GB，目前看gem5的设置是不支持5GB 6GB这样的设置。
我们介绍一下如何生成gem5的disk image。
首先看一下最终成功运行full system 使用的指令:

./build/ARM/gem5.fast -d ./m5out/ARM/fullsystem64/spec2017 ./configs/example/fs.py \ 
--kernel 2022/binaries/vmlinux.arm64 \
--disk-image path/expanded-aarch64-ubuntu-trusty-headless.img

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