欢迎参加 gem5 训练营！

关于训练营的整体结构

这些幻灯片可在 https://bootcamp.gem5.org/ 获取，供您跟随学习。

（注意：它们将被归档到 https://gem5bootcamp.github.io/2024）

幻灯片的源代码以及您在整个训练营中将使用的内容可以在 GitHub 上找到：https://github.com/gem5bootcamp/2024

注意：暂时不要克隆该仓库。我们稍后会进行。

关于我

我是 Jason Lowe-Power 教授（他/他）。 我是计算机科学系的副教授，也是 gem5 项目的项目管理委员会主席。

我领导戴维斯计算机体系结构研究 (DArchR) 小组。

https://arch.cs.ucdavis.edu

训练营团队

本周计划

第 1 天

• 介绍
  • 模拟背景
    • 什么是模拟以及为什么它很重要
    • gem5 历史
  • gem5 入门
    • 进入 codespace 环境
    • 运行您的第一次模拟
  • Python 和 gem5 背景
    • Python 基础
    • gem5 中的 Python
    • Python 中的面向对象编程
• 使用 gem5
  • gem5 标准库
  • gem5 资源
    • 什么是资源？（磁盘、内核、二进制文件等）
    • 如何获取资源
    • 如何使用资源
    • 工作负载和套件
    • 本地资源

第 2 天

• 使用 gem5
  • 在 gem5 中运行程序
    • 系统调用仿真模式介绍
    • gem5-bridge 工具和库
    • 交叉编译
    • 流量生成器（测试板）
    • SE 模式下的 Process.map 和驱动程序（可能删除）
  • 在 gem5 中建模核心
    • gem5 中的 CPU 模型
    • 使用 CPU 模型
    • 分支预测器
    • 查看 gem5 生成的统计信息
    • ISA 概述和权衡
  • 在 gem5 中建模缓存
    • gem5 中的缓存模型（Ruby 和经典）
    • 使用缓存模型
    • 替换策略
    • 标签策略
    • 经典和 Ruby 之间的权衡
    • 查看 gem5 生成的统计信息
  • 在 gem5 中建模内存
    • gem5 中的内存模型
    • 使用内存模型
    • 使用流量生成器测试内存
    • Comm Monitor
  • 全系统模拟
    • 什么是全系统模拟？
    • 在 gem5 中启动真实系统的基础知识
    • 使用 packer 和 qemu 创建磁盘镜像
    • 扩展/修改 gem5 磁盘镜像
    • 使用 m5term 与运行中的系统交互

第 3 天

• 使用 gem5
  • 加速模拟
    • KVM 快速转发
    • 检查点
  • 使用 gem5 进行采样模拟
    • Simpoint 和 Looppoint 概念
    • Simpoint 和 Loopoint 分析
    • Simpoint 和 Loopoint 检查点
    • 如何分析采样模拟数据
    • 统计模拟概念
    • 统计模拟运行和分析
  • 功耗建模
  • Multisim
    • 使用 multisim 的示例
• 开发 gem5 模型
  • SimObject 介绍
    • 开发环境、代码风格、git 分支
    • 最简单的 SimObject
    • 简单的运行脚本
    • 如何向 SimObject 添加参数
  • 调试和调试标志
    • 如何启用调试标志（DRAM 和 Exec 的示例）
    • --debug-help
    • 添加新的调试标志
    • DPRINTF 之外的其他函数
    • Panic/fatal/assert
    • gdb？
  • 事件驱动模拟
    • 创建简单的回调事件
    • 调度事件
    • 使用事件建模带宽和延迟
    • 其他 SimObject 作为参数
    • 带缓冲区的 Hello/Goodbye 示例
    • 时钟域？

第 4 天

• 开发 gem5 模型
  • 建模核心
    • 新指令
    • 执行模型的工作原理
    • 调试
  • 使用 Ruby 和 SLICC 建模缓存一致性
    • Ruby 介绍
    • SLICC 的结构
    • 构建/运行/配置协议
    • 调试
    • Ruby 网络
    • （给 Jason 的注释：如果像以前那样拆分，可以在这里做一整天。）
  • 扩展 gem5
    • 探测点
    • 通用缓存对象
    • 基础工具（例如，bitset）
    • 随机数
    • 信号端口？
• GPU 建模

第 5 天

• 开发 gem5 模型
  • 端口和基于内存的 SimObject
    • 端口的概念（请求/响应）、数据包、接口
    • 转发数据的简单内存对象
    • 连接端口和编写配置文件
    • 向 SimObject 添加统计信息
    • 添加延迟以及建模缓冲区/计算时间
  • 使用 CHI 协议
    • CHI 与其他协议有何不同？
    • 配置 CHI 层次结构
  • 使用 Garnet 建模片上网络
    • Garnet 介绍
    • 构建/运行/配置网络
    • 调试
• 其他模拟器
  • SST
  • DRAMSim/DRAMSys
  • SystemC
• 为 gem5 做贡献
  • gem5 贡献流程
  • gem5 测试

gem5 训练营的目标

• 让 gem5 使用起来不那么困难，并降低学习曲线
• 为您提供提问的词汇表
• 为未来提供参考
• 为您提供可以带回并教授给同事的材料

其他可能的结果

• 您会被大量的信息和 gem5 的庞大所震撼
  • 没关系！您可以随身携带这些材料并随时查阅
• 您不会理解所有内容
  • 没关系！我们可以在进行过程中提问

这将如何运作

• 我们将主要采用自上而下的方式
  1. 如何使用 gem5
  2. 如何使用每个模型
  3. 如何开发您自己的模型并修改现有模型
• 高度迭代：
  • 您会反复看到相同的内容
  • 每次都会深入一个层次
• 大量编码示例
  • 包括现场编码和实践问题

编码示例

您可以编写以下代码

print("Hello, world!")
print("You'll be seeing a lot of Python code")
print("The slides will be a reference, but we'll be doing a lot of live coding!")

您将看到以下输出。

Hello, world!
You'll be seeing a lot of Python code
The slides will be a reference, but we'll be doing a lot of live coding!

训练营后勤安排

我们每天将从上午 9 点到下午 4 点在这里。

午餐时间约为中午 12 点到下午 1 点。

我们将在上午和下午有休息时间。

下午休息时间将提供咖啡/零食。

今晚：在 Dunloe Brewing（Olive Drive Brewery）举行招待会 下午 5:30 - 8:00。下午 5 点从这里步行前往。

周三：在 UC Davis “Games Area” 举行社交活动（保龄球、台球、电子游戏等） 晚上 6:30 - 9:30。

其他管理事项

重要资源

训练营链接

• 训练营网站（也许您现在就在这里）
  • 训练营归档（如果您稍后访问）
• 训练营材料源代码（您将在这里工作）
• GitHub Classroom（使用 codespaces 所需）

gem5 链接

• gem5 代码
• gem5 网站
• gem5 YouTube
• gem5 Slack（用于离线提问）