Gem5模拟器，scon和模拟脚本时具体在做啥?（一）

gem5模拟环境构建与执行详解

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已于 2022-12-11 23:00:29 修改 · 2k 阅读

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#SConstruct #Gem5 #模拟器 #模拟脚本

于 2022-11-29 19:40:02 首次发布

本文详细介绍了gem5模拟环境的构建过程，包括scons的使用、构建规则加载、模拟脚本运行等步骤。gem5通过scons工具构建不同版本的可执行文件，如gem5.opt，用于模拟实验。构建模拟环境后，使用gem5.opt执行配置脚本，进行模拟实验。gem5构建时指定指令集是为了适应不同架构，构建的模拟环境包含处理器模型、内存模型、I/O设备模型等，用于模拟真实计算机系统。

（1）简单地说scons build/X86/gem5.opt -j2在干啥

（2）使用SCons构建gem5可以比作什么？

（3）一个完整的gem5系统是指？

（4）gem5为什么需要先用scons构建一个模拟环境再使用build/X86/gem5.opt执行模拟脚本呢？

（5）scons的时候为什么要制定指令集呢？

（6）那目标架构的源代码是指啥呢？

（7）X86架构的编译器选项具体是指啥？

（8）gem5为什么需要构建一个模拟环境呢？有什么作用？可以类比为啥？

（9）构建的gem5模拟环境里有啥？

（10）什么时候需要rebuild gem5？

（11）gem5的源代码主要是啥？

（12）gem5的构建选项是指啥？可以举例吗？

五、总结

查了很多篇帖子，包括官网，对于scon在做啥只知道SCons利用SConstruct文件文件来查找和编译所有的Gem5源代码，执行完后生成一个gem5/build目录，得到相应的二进制文件。但你又不知道整个过程是在干啥，在查阅了n篇资料后，整理了一下自己的思路，记录如下：

一、Gem5构建模拟环境的具体过程

scons build/X86/gem5.opt -j2

改命令用于构建gem5的X86版本，并启用多线程构建。

该命令的运行过程可以分为以下几个步骤：

解析命令行参数

加载构建环境

加载构建规则

构建gem5

首先，gem5会解析命令行参数，并使用-j2选项启用多线程构建。然后，gem5会加载构建环境，并准备好构建环境中的构建工具。

接下来，gem5会加载构建规则，并使用构建规则来构建gem5。该过程会执行源代码的预处理、编译、链接等操作，并生成可执行文件build/X86/gem5.opt。

最后，gem5会构建完成，并退出构建过程。

（1）解析命令行参数

（2）加载构建环境

gem5加载构建环境的过程可以分为以下几个步骤：

检查构建环境

加载构建配置

加载构建脚本

首先，gem5会检查构建环境，包括检查构建工具的版本、依赖关系等。如果检查发现构建环境不正确，gem5会报告错误并退出构建过程。

接下来，gem5会加载构建配置，并将构建配置中的信息加载到构建环境中。构建配置中包含了构建过程中需要使用的信息，例如构建参数、构建目标、依赖关系等。

最后，gem5会加载构建脚本，并使用构建脚本中的构建规则来构建gem5。构建脚本中包含了构建过程中的具体操作，例如预处理、编译、链接等操作。

例如，可以使用以下命令来加载gem5的构建环境：

scons

该命令会检查构建环境，并加载构建配置和构建脚本。但是，该命令不会真正执行构建操作，只会准备好构建环境。如果要执行构建操作，需要在命令行中指定构建目标

（3）加载构建规则

gem5加载构建规则的过程可以分为以下几个步骤：

解析构建脚本

加载构建规则

加载构建目标

首先，gem5会解析构建脚本，并将构建脚本中的信息加载到构建环境中。构建脚本中包含了构建过程中需要使用的信息，例如构建参数、构建目标、依赖关系等。

接下来，gem5会加载构建规则，并使用构建规则来构建gem5。构建规则中包含了构建过程中的具体操作，例如预处理、编译、链接等操作。

最后，gem5会加载构建目标。构建目标指定了gem5最终需要生成的文件，例如可执行文件（比如：gem5.debug, gem5.opt, gem5.fast, gem5.prof and gem5.perf，gem5.opt项指明了要构建的gem5的二进制文件，申明了所要用到的编译器标志集）、静态库、动态库等。

例如，可以使用以下命令来加载gem5的构建规则：

scons

该命令会解析构建脚本，并加载构建规则和构建目标。但是，该命令不会真正执行构建操作，只会准备好构建环境。如果要执行构建操作，需要在命令行中指定构建目标。

关于gem5.debug, gem5.opt, gem5.fast, gem5.prof and gem5.perf的特点：

gem5.debug 关闭了优化。保证变量不会被优化掉，功能不会被意料外的内联（inlined），以及控制流行为正常。该版本与gdb类的工具合作良好，然而关闭优化会造成该版本明显慢于其它版本。当使用gdb或valgrind等工具并且不希望任何细节被模糊掉时应该选择该版本，否则建议选择其它版本。包含多种debug标志，在开发以及测试阶段使用，模拟速度慢。

gem5.opt 打开程序优化的同时保留了部分debug标志（例如，断言和DPRINTFs）。可以在试验阶段通过debug标志监控系统组件状态，模拟速度比debug类型得二进制要快。即该版本良好地平衡了模拟速度与调试观察，是所有环境中最优的版本。

gem5.fast 打开优化并关闭调试部分。编译优化程度最高，没有debug标志，最优的模拟速度，代价是不能进行运行时错误检查与调试输出。一般完成功能验证后，使用该二进制文件进行模拟实验。如果确信所有功能可以正确运行并想要获得峰值性能，建议使用该版本。

gem5.prof 类似于gem5.fast，但仍然保留了一些功能（instrumentation）可以用于gprof分析工具。该版本不常用，但可以用于找出gem5中应当被注意的部分以提升性能。不常用。

gem5.perf 同gem5.prof，但是instrumentation使用google perftools，允许被google-pprof分析。该分析版本是gem5.prof的补充，可能可以在所有基于Linux的系统中替换gem5.prof。不常用。

（4）构建gem5

在加载构建目标后，执行构建操作。

二、scons在干啥？

总的来说，scons是一款开源的构建工具，它可以在后台自动化整个构建过程，提高构建效率。在gem5中，scons工具用于构建gem5的可执行文件，其中，build/X86/gem5.opt指定了构建的目标文件的位置和名称。gem5.opt是gem5的可执行文件，它包含了gem5的所有模块和功能。通过运行gem5.opt，可以启动gem5的模拟环境，并进行模拟实验。