Gem5说明文档.docx

gem5学习基础完整版，介绍了gem5环境的安装，以及一些基本概念。 gem5仿真器是用于计算机系统体系结构研究的模块化平台，涵盖系统级体系结构以及处理器微体系结构。1、多个可互换的CPU型号。 gem5提供了四种基于解释的CPU模型：简单的单CPI CPU； 有序CPU的详细模型和无序CPU的详细模型。 这些CPU模型使用通用的高级ISA描述。 此外，gem5具有基于KVM的CPU，该CPU使用虚拟化来加速仿真。 2、完全集成的GPU模型，可以执行真实计算机ISA，并支持与主机CPU共享的虚拟内存。 3、NoMali GPU模型。 gem5带有集成的NoMali GPU模型，该模型与Linux和Android GPU驱动程序堆栈兼容，因此无需进行软件渲染。 NoMali GPU不产生任何输出，但可以确保以CPU为中心的实验产生代表性的结果。 4、事件驱动的内存系统。 gem5具有详细的，事件驱动的内存系统，包括高速缓存，交叉开关，探听过滤器以及快速而准确的DRAM控制器模型，用于捕获当前和新兴内存的影响，例如内存。 LPDDR3 / 4/5，DDR3 / 4，GDDR5，HBM1 / 2/3，HMC，WideIO1 / 2。 可以灵活地布置组件，例如，以具有异构存储器的复杂的多级非均匀高速缓存层次结构来建模。 5、基于跟踪的CPU模型，可播放弹性跟踪，这些跟踪是由附着到乱序CPU模型的探针生成的依赖项和定时注释的跟踪。 跟踪CPU模型的重点是以快速，合理的方式而不是使用详细的CPU模型来实现内存系统（高速缓存层次结构，互连和主内存）的性能探索。 6、异构和异构多核。 可以将CPU模型和缓存组合到任意拓扑中，从而创建同构异构的多核系统。 MOESI侦听缓存一致性协议可保持缓存一致性。 7、多种ISA支持。 gem5将ISA语义与其CPU模型解耦，从而实现对多个ISA的有效支持。 目前gem5支持Alpha，ARM，SPARC，MIPS，POWER，RISC-V和x86 ISA。 有关更多信息，请参见支持的体系结构。 《gem5：模块化计算机系统架构研究仿真器详解》 gem5是一款强大的计算机系统架构研究工具，它提供了全面的系统级和微架构级别的仿真能力。作为一个模块化平台，gem5支持多种CPU模型、GPU模拟、内存系统建模、追踪CPU模型、异构计算以及多核配置，同时兼容多种指令集架构。 一、CPU模型多样性 gem5提供了四种基于解释的CPU模型，包括简单的单CPI CPU、有序CPU详细模型、无序CPU详细模型，以及基于KVM的CPU。这四种模型覆盖了从简单到复杂的不同级别，满足不同实验需求。特别是基于KVM的CPU，通过虚拟化技术，显著提升了仿真的速度。 二、GPU模拟与NoMali GPU模型 gem5完全集成的GPU模型能执行真实的计算机ISA，并支持与主机CPU共享的虚拟内存。NoMali GPU模型则是为Linux和Android设计的，无需软件渲染，可确保实验结果的代表性。 三、事件驱动的内存系统 gem5的内存系统是详尽且动态的，包括高速缓存、交叉开关、监听过滤器和DRAM控制器模型，涵盖了多种现代和新兴内存技术。用户可以根据需要自由布局，模拟复杂的多级非均匀高速缓存层次结构，包括异构存储器。 四、追踪CPU模型 gem5的追踪CPU模型可以播放由探针生成的弹性追踪，用于快速且有效地评估内存系统的性能，而无需依赖详细CPU模型。 五、异构和异构多核支持 gem5允许用户构建任意拓扑的CPU模型和缓存组合，支持同构和异构多核系统，利用MOESI监听缓存一致性协议确保一致性。 六、多ISA支持 gem5的指令集架构（ISA）语义与其CPU模型解耦，使得它能够有效地支持Alpha、ARM、SPARC、MIPS、POWER、RISC-V和x86等多种ISA。这使得gem5成为一个极具灵活性的研究工具，适用于各种体系结构的实验。 七、全系统能力与能源建模 gem5能够仿真完整的系统，支持多种操作系统，如Linux、FreeBSD、Solaris等。同时，它还内置了电源和能源建模功能，支持研究节能系统，提供对动态电压和频率缩放(DVFS)的开箱即用支持。 此外，gem5还与SystemC协同仿真，允许其组件与SystemC的互连、设备和加速器模型交互，扩展了其在系统级设计验证中的应用。 gem5的源代码可以在https://gem5.googlesource.com/获取，辅助文件则可以在gem5官方网站的“下载”页面找到。由于gem5的跨平台特性，它可以在多种操作系统和架构上运行，如Linux、MacOS X、OpenBSD等，支持x86、x86-64、ARM、SPARC、Alpha和PPC等平台。 gem5是一个强大且灵活的仿真工具，为计算机系统架构研究提供了丰富的功能，无论是在CPU微架构、GPU行为、内存系统还是多核配置等方面，都能提供深入的理解和分析。