香山 gem5 环境环境

原生的 gem5 提供了模型供用户去修改，但是其仿真速度是一个很大的问题，虽然有采样得到检查点再从检查点恢复来减少仿真时间的手段，但是单单就生成检查点的时间都是非常长的，根据报告可能长达十几天以上，这是不能接受的。一个可行的解决方案而言是可以使用其内置的 KVM CPU 来进行采样、生成检查点等等，但是当运行 gem5 的 cpu 体系结构与 gem5 中模型的体系结构相同的时候才能这么做，对于当前的个人 pc 来说，大多数机器都是 x86 的，因此只能使用 x86 的 kvm cpu。但是我想研究的是 risc 指令集，如果有 apple m1 的话，或许能够使用其 ARM kvm 来进行加速，但是我没有，因此就要找别的方案。

很早就了解到了香山项目也在使用 gem5 进行体系结构探索，也知道他们采用了他们的加速技术，来解决 gem5 的仿真速度慢等问题，于是就想把香山全系统模拟的环境搭起来，然后供自己的研究使用。

核心原理

本来 gem5 的检查点原理就是将状态写到一个文件中，在需要恢复的时候再从一个文件中恢复。这个文件相当于一个接口，gem5 调用这个接口保存，同时也调用这个接口恢复，问题则在于调用保存的这个接口过程消耗的时间很长。如果自己设计一个文件格式，让 gem5 能从这种格式中恢复，同时不用 gem5 而是用其他速度更快的模拟器生成这种格式的文件，就能够实现整个流程的加速。

香山项目就是采取了这样的方法，他们自己设计文件格式，使用 NEMU 模拟器生成检查点（实测跑一个 benchmark 在 10 分钟内），然后再用 gem5 从这个文件中恢复检查点进行模拟，实现自己的体系结构探索。

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下面就讲环境的搭建，顺便把自己搭建环境的时候的版本信息记录下来，省的下次还要重复搭建环境。

spec benchmark

版本：06a53ed2e2e8cfd9acf1516777e4d521db1951cb

这部分直接按照视频去做就行了，并不会遇到太大的问题，生成 benchmark 应该是比较顺利的。

initramfs

版本：7b6cf0ccdfdb103d2e5918712036634d4e973552

主要就是修改配置文件，没什么特别的问题，最主要就是引用某个 benchmark 的话映射的路径要写对。

riscv-linux

版本：655055af981b490cb6a12353a5bb846d2be79c6f

这部分也没什么问题，只要按照文档把相关的配置调整掉就行了。不需要在这个目录下面编译，后续 pk 会直接调用这个目录编译的。

risc-v pk

版本：a621e1620a1ab050d81f53743253e8eb5cf1b24e

这部分在手册上改动很多，但是实测发现如果根据手册改动，检查点虽然能够生成，也能够通过 NEMU 恢复，但是放到 gem5 上缺无法进行恢复，感觉很有可能是检查点的兼容问题等等。因此按照实测来说，这里不错任何的修改，不做对 bbl.lds 和 dtb 的相关修改，只是继续将地址保持在 0xa0000就行了，只是编译报错的时候解决报错问题就行了。

NEMU

版本：732e4ccdda9f3f5111cd5701a6eca8d887dfb025

按照教程正常编译，注意在编译 gcpt 的时候，需要将其的恢复地址和 bbl 中的地址对应上，gcpt.lds 中相关的链接脚本要把位置调整对，其他倒是没有太大的问题。

官网上说到需要加一段恢复程序之类的，香山项目已经自动把我们做了，这部分恢复程序就包含在 initramfs 目录的 app 文件夹下，用户能够自行选择编译。

在 NEMU 准备对 benchmark 生成检查点的时候，注意可以先使用 NEMU 或者 qemu 先跑一下 benchmark，保证 benchmark 是能够正常运行的。然后如果生成这个检查点的过程中出现错误，去查相关的日志就行了。检查点生成之后记得再去按照官网给的代码去运行恢复下，保证检查点是正确的。

gem5

版本：de13e7e4f7ce65291b64faf99494d044aa3790ba

总体来说在版本对上之后这步也没什么问题，但是着实这步进行了好久，感觉可能是检查点兼容问题。这里需要注意的是把相关的变量设置对，就是 NEMU ref 和 gcpt，在运行的时候看看输出的日志，看看自己到底设置对了没有。