GEM5使用总结

gem5安装

在使用GEM5过程中，为了与DRAMSim进行连接，使用了较多的版本，最终可行的版本有两个：

1、gem5-stable版（GEM5-stable-549b72de8f72），与DRAMSim的连接使用了xiang yudong的patch，网址：http://www.cse.psu.edu/~xydong/software.html。前期使用的为该版本，但当时在模拟多核时，遇到了问题，现在想想stable版模拟多核应该也是可行的。同时，stable在安装、运行时会碰到很多错误，而下面的repo版而轻松很多。

2、gem5-repo版（gem5-44ef5ed3aee0即成熟版），该版本可能用的人比较少，但是挺好用。其作者为Andreas Hansson，并提供了对应该版本的patch来连接DRAMSim，即rb2087.patch。网址为http://reviews.gem5.org/r/2087/

下面以stable版为例，说明其安装过程，repo版的安装类似，推荐使用repo版的。网上有很多安装教程，安装过程中可能会因为gcc g++等其他软件版本的原因导致错误，下面列出我使用的个软件版本（仅供参考）：

gcc 4.4.3

g++ 4.4.3

gfortran 4.6

m4-1.4.16

scons-2.0.1

swig-1.3.34

zlib-1.2.8

GEM5安装：

解压gem5源文件：

bzip2 -d gem5-stable-1.tar.bz2（使用的GEM5-stable-549b72de8f72）

假设将gem5解压后的文件夹重命名为：gem5

GEM5需要其他软件的支持，（在GEM5工具文件夹下）

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安装zlib：

解压下载的压缩包:

tar -xzvf zlib-1.2.7.tar.gz

进入解压之后的文件夹 zlib-1.2.7

cd zlib-1.2.7

执行命令：

./configure

sudo make install

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安装SWIG：（注意版本！）

解压下载的压缩包:

tar -xzvf swig-1.3.34.tar.gz

进入解压后的文件夹：

cd swig-1.3.34

执行命令：

./configure

make

sudo make install

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安装M4：

解压下载的压缩包:

tar -xzvf m4-latest.tar.gz

进入解压之后的文件夹 m4-1.4.16

cd m4-1.4.16

执行命令：

./configure

make

sudo make install

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安装scons：

Scons的安装很简单，只需要将scons-local-2.2.0.tar.gz解压

tar -xzvf scons-local-2.2.0.tar.gz

将解压后的文件全部拷贝到gem5-stable中

（此处使用的是scons-local，但是使用起来比较费劲，如编译时需要输入python scons.py。可以直接安装scons，编译时直接使用scons即可）

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编译前需要先修改内核版本号：（只有stable需要修改版本号，repo版的无需修改。）

src/arch/x86/linux syscalls.cc

src/arch/alpha/linux process.cc 修改对应架构中的内核版本号

编译：

进入gem5文件夹：

cd gem5

执行：

python scons.pybuild//m5.(使用scons-local时）

scons build//m5.(使用scons时）

指定编译的选项，及目标文件，例如：

scons build/X86_SE/gem5.opt（其中X86_SE表示目标架构为X86,运行在SE模式下，repo版本中，SE和FS合在了一起，只需运行scons build/X86/gem5.opt）

如果出现如下错误：

错误：can't find Python.h header in ['/usr/include/python2.7']

解决方法：sudo apt-get install python-dev

重新执行命令，没有错误则说明编译成功。

 

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测试：

se模式下执行hello测试程序。

执行命令：

./build/ARM/m5.opt ./configs/example/se.py-c tests/test-progs/hello/bin/arm/linux/hello

部分输出：

**** REAL SIMULATION ****

info: Entering event queue @0.  Starting simulation...

Hello world!

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到此，安装测试成功！！

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GEM5与DRAMSim的连接

下面介绍gem5-repo版（gem5-44ef5ed3aee0）与DRAMSim的连接方法，及如何运行spec2006。

要连接DRAMSim，打上补丁rb2087.patch，之后切换到ext/dramsim2目录下，查看readme文件，在ext/dramsim2下加入DRAMSim2,或者直接将自己修改过的DRAMSim2放入该目录下。

操作完成后，GEM5就和DRAMSim2连接起来了。通过build/X86/gem5.optconfigs/example/se.py --mem-type=dramsim2就可以使用dramsim2了。

DRAMSim单独使用时，可以输出各种信息，如power、带宽、延迟、地址解析等等信息，但是与GEM5连接后，默认不输出，为了输出这些信息，需要进行修改，共有两种方法，大同小异：

方法1、将DRAMSim2目录下代码中，将与LOG_OUTPUT相关的注释掉（如#ifdef LOG_OUTPUT等）。

方法2、直接在PrintMacros.h中定义LOG_OUTPUT，即：#define LOG_OUTPUT

经过上面的操作，即完成两者的连接，运行测试程序时，如果使用了dramsim2（即--mem-type=dramsim2），则在GEM5目录下会生成dramsim.log文件，其输出内容可通过ext/dramsim/DRAMSim2下的system.ini.example来控制。

<了解>注意：默认情况下，如果gem5运行两个程序，并且一个所需时间长，一个所需时间短，比如（hello程序和bzip2程序），当hello运行完时，整个程序都结束（包括bzip2）。为了避免这种情况，让所有程序都运行完，可修改src/sim/syscall_emul.cc文件中的exitGroupFunc函数。如何修改，可参考exitgroup.diff文件。我对2（成熟版）下的补丁rb2087.patch做了修改，加入了对该问题的解决补丁。

 

repo版GEM5如何运行spec2006

假设使用的是x86架构，GEM5有两种运行模式SE和FS。

尝试过在FS下运行spec2006，使用的X86架构，需要注意FS中使用的kernel版本可能比较老，是2.多的，如果spec 2006是在比较新的linux下编译，可能就不能在FS下运行，需要注意。FS下使用DRAMSim时，无法输出dramsim.log（生成了该文件，但没有重要信息输出）。（还是SE模式好用）

SE模式简单方便，build/X86/gem5.opt configs/example/se.py -h可以输出所有的参数信息，重要的参数如下：

--list-cpu-types               List available CPU types

--cpu-type=CPU_TYPE       type of cpu to run with

-n NUM_CPUS,            --num-cpus=NUM_CPUS（CPU的数量）

--list-mem-types            List available memory types

--mem-type=MEM_TYPE    typeof memory to use

--mem-channels=MEM_CHANNELS  number of memory channels

--mem-size=MEM_SIZE      Specifythe physical memory size (single memory）

下面是与所运行程序相关的参数：

-c CMD, --cmd=CMD，即所运行的二进制可执行文件，用“ ”括起来

-o OPTIONS，--options=OPTIONS  程序运行时所需的选项，用“ ”括起来

-i INPUT, --input=INPUT     程序所需的输入，用“ ”括起来

--output=OUTPUT       Redirect stdout to a file.用“ ”括起来

--errout=ERROUT       Redirect stderr to a file.用“ ”括起来

下面介绍如何运行spec 2006：

方法1（较繁琐）：在编译运行spec 2006时，每一个测试程序下都有run/runxxxxxxx文件夹，里面有sepcsmds.cmd文件，该文件为该程序运行时的参数如，-c、-o、-i、--output、--errout、等信息。下面以401.bzip为例进行说明，其运行命令为：

build/X86/gem5.optconfigs/example/se.py --mem-type=dramsim2--caches --l2cache --l1d_size=32kB --l1i_size=32kB --l2_size=1024kB--l1d_assoc=1 --l1i_assoc=1 --l2_assoc=4 --cpu-type=timing -n 1 --mem-size=4096MB -c "/home/feng/spec2006-12.04/benchspec/CPU2006/401.bzip2/run/run_base_ref_amd64-m64-gcc43-nn.0000/bzip2_base.amd64-m64-gcc43-nn"-o "/home/feng/spec2006-12.04/benchspec/CPU2006/401.bzip2/run/run_base_ref_amd64-m64-gcc43-nn.0000/input.source280" --output="input.source.out" --errout="input.source.err"

上面运行了一个程序，cpu数量为1。如果需要运行两个程序A，B，则将-n 1改成-n 2，同时修改-c、-o、等信息，具体为将A和B的-c 放在一块，以“；”隔开，其他-o、--output、--errout、--input类似，如果某一个程序选项为空，也需要隔开，保证二进制文件与选项、输出、输入的对应关系。

一个2个程序的例子如下，只显示重要部分：

-c "/home/feng/spec2006-12.04/benchspec/CPU2006/401.bzip2/run/run_base_ref_amd64-m64-gcc43-nn.0000/bzip2_base.amd64-m64-gcc43-nn；/home/feng/spec2006-12.04/benchspec/CPU2006/403.gcc/run/run_base_ref_amd64-m64-gcc43-nn.0000/gcc_base.amd64-m64-gcc43-nn"

-o "/home/feng/spec2006-12.04/benchspec/CPU2006/401.bzip2/run/run_base_ref_amd64-m64-gcc43-nn.0000/input.source280；/home/feng/spec2006-12.04/benchspec/CPU2006/403.gcc/run/run_base_ref_amd64-m64-gcc43-nn.0000/166.i-o 166.s"

--output="input.source.out；166.out"

--errout="input.source.err；166.err"

 

为了方便，可以在GEM5目录下，创建文件shellRunMultipleSpecsh，将命令写入该文件，之后运行#sh shellRunMultipleSpec.sh，即可运行shellRunMultipleSpec.sh中的命令。

在运行spec2006的某些程序时，可能会出现错误，一般是路径的问题，即程序找不到某个文件，可以将文件从SPEC 2006中直接复制到GEM5目录下。当出现错误时，可以查看对应输出文件中的错误类型，进行处理。

方法2（简单）：为了避免运行程序时，修过过多的参数，可以修改se.py 加入一个-b的参数，来接收spec2006中测试程序的名字，让se.py通过解析名字，来补全对应的命令。比如修改后的se-spec2006.py，只需-bbzip2或-b 401即可运行bzip2程序，如果运行多个程序，只需-b bzip2-gcc或-b 401-403即可。注意此时se-spec2006.py需要cpu2006.py文件。针对不同的测试数据集（test/ref），包含不同的cpu2006.py文件，其中se-spec2006.py一样。文件可在2（成熟版）文件夹下的test-cpu2006文件夹和ref-cpu2006文件夹中找到。

此时运行两个测试程序，只需执行：

build/X86/gem5.optconfigs/example/se-spec2006.py --mem-type=dramsim2 --caches --l2cache--l1d_size=32kB --l1i_size=32kB --l2_size=1024kB --l1d_assoc=1 --l1i_assoc=1--l2_assoc=4 --cpu-type=timing -n 2 --mem-size=4096MB -b 401-403

注意需要将se-spec2006.py和cpu2006.py放入configs/example/文件夹下。注意有两个cpu2006.py（分别在ref-cpu2006和test-spec2006文件夹下），区别是所使用的输入参数和输入文件不同。

（重要）后来经过实验发现，通过上面的方法2运行多个相同的测试程序时，比如8个cpu，8个bzip2，试验结果中，只有CPU0运行了程序，其他CPU均没有运行程序（8个不同测试程序时，无此问题）。因此对se-spec2006.py进行了修改，删除了cpu2006.py，将cpu2006.py的内容加入se-spec2006.py文件中，形成se-spec2006.py文件。

总结，如何使用GEM5+DRAMSim2 运行spec2006（ref数据集）

1、参考GEM5成熟版的安装方法

2、参考GEM5+DRAMSim2的连接方法

3、GEM5成熟版运行spec2006测试程序：首先，将se-spec-good.py文件放入gem5目录下的configs/example目录下，将spec2006.sh放入GEM5目录下，在命令行下直接运行sh spec2006.sh即可。