gem5 classic memory实现cache sampling set

问题： 如何实现缓存set的抽样呢？比如2MB的LLC，cache line 64Byte, 32-way，那么拥有1024个set。现在要抽取其中的32个set，该set独立于LLC，但访问行为与LLC一致，如第0个，第32个，第64个……等，该抽样的set仅仅保留tag即可。那么如何实现呢？

思路：

• 与此部分相关的内容主要集中在gem5/src/mem/cache/目录下的cache_impl.hh和tags目录下的cacheset.hh和lru.cc等文件；
• cache_impl.hh是对缓存访问行为控制的文件，与访问lru的set一样，需要访问我们的sampling set；
• 由于lru.cc访问的cacheset都使用的是cacheset.hh这个模板文件，实际上set的个数及管理也是由lru.cc来控制的，那么这32个set就可以由自定义的mylru.cc来控制；

方法：

1、首先搭建sample set的样子，即该set的管理方法，生成samplelru.hh和samplelru.cc;

cp lru.cc samplelru.cc
cp lru.hh samplelru.hh

2、 为了能访问samplelru，需要修改gem5/src/mem/cache下的BaseCache.py，得到新的tags;

sampletags = Param.BaseTags(SampleLRU(), "Tag Store for SampleLRU caches")

3、在cache_impl.hh中修改初始化函数。

template<class TagStore>
Cache<TagStore>::Cache(const Params *p)
    : BaseCache(p),
      //tags(dynamic_cast<TagStore*>(p->tags)),
      tags(Cache<LRU>(p->tags)),    //将tags固定为LRU
      sampletags(p->sampletags),    // new add
      prefetcher(p->prefetcher),
      doFastWrites(true),
      prefetchOnAccess(p->prefetch_on_access)

// 同时在access函数中增加对samplelru.cc中accessBlock方法的调用
BlkType *sampblk; 
sampblk = sampletags->accessBlock(pkt->getAddr(), lat, id); 

//由于初始化没有使用dynamic_cast<TagStore*>，那么需要将src/mem/cache/base.cc最后一个函数注释掉
BaseCache *
BaseCacheParams::create()
{
//下面的内容注释掉
/**
    unsigned numSets = size / (assoc * system->cacheLineSize());

    assert(tags);

    if (dynamic_cast<FALRU*>(tags)) {
        if (numSets != 1)
            fatal("Got FALRU tags with more than one set\n");
        return new Cache<FALRU>(this);
    } else if (dynamic_cast<LRU*>(tags)) {
        if (numSets == 1)
            warn("Consider using FALRU tags for a fully associative cache\n");
        return new Cache<LRU>(this);
    } else {
        fatal("No suitable tags selected\n");
    }
*/
return NULL;
}

4、修改samplelru.cc和samplelru.hh，将里面的LRU全部替换为SampleLRU;
5、修改SConscript文件，添加：

Source('samplelru.cc')

6、修改Tags.py，添加：

class SampleLRU(BaseTags):
    type = 'SampleLRU'
    cxx_class = 'SampleLRU'
    cxx_header = "mem/cache/tags/samplelru.hh"
    assoc = Param.Int(Parent.assoc, "associativity")
    part = Param.Int(Parent.part, "partition")

经过上述修改后，编译下scons build/ALPHA/gem5.debug，会有如下错误：

build/ALPHA/mem/cache/cache_impl.hh: In constructor 'Cache<TagStore>::Cache(const Params*)': build/ALPHA/mem/cache/cache_impl.hh:73:7: error: class 'Cache<TagStore>' does not have any field named 'sampletags' build/ALPHA/mem/cache/cache_impl.hh: In member function 'bool Cache<TagStore>::access(PacketPtr, Cache<TagStore>::BlkType*&, Cycles&, PacketList&)': build/ALPHA/mem/cache/cache_impl.hh:333:15: error: 'sampletags' was not declared in this scope scons: *** [build/ALPHA/mem/cache/cache.do] Error 1 

7、修改cache.hh和cache.cc，添加：

//在cache.hh
/** SampleTag and data Storage */
    TagStore *sampletags; 

//在cache.cc
#include "mem/cache/tags/samplelru.hh"

//注释掉如下两行
//template class Cache<SampleLRU>;
//template class Cache<SampleLRU>;