gem5 资源

什么是资源？（磁盘、内核、二进制文件等）

• gem5 资源是可用于运行 gem5 模拟的预构建工件。
• 每个 gem5 资源属于 13 个类别之一（如二进制文件或内核），并支持 6 个 ISA 之一（包括 ARM、x86 和 RISC-V）。
• 有关类别的更多信息，请访问 resources.gem5.org/category
• gem5 资源网站 是搜索你想要使用的资源的便捷方式。
  • 有基于类别、ISA 和 gem5 版本的过滤器，可帮助你根据需求缩小资源范围。

重要类别及其描述

内核 (Kernel)：通过管理系统资源来充当操作系统核心的计算机程序。 磁盘镜像 (disk-image)：包含存储在存储设备上的数据精确副本的文件。 二进制文件 (binary)：用于测试计算机系统性能的程序。 引导加载程序 (bootloader)：在计算机启动时负责将操作系统加载到内存中的小程序。 检查点 (checkpoint)：模拟的快照。 simpoint：此资源存储创建和恢复 Simpoint 所需的所有信息。 文件 (file)：由单个文件组成的资源。 工作负载 (workload)：可以在 gem5 中直接运行的资源包和任何输入参数。 套件 (suite)：工作负载的集合。

资源版本控制

• 在 gem5 中，所有资源都有一个 id，对资源的任何更新都会更新 resource_version。
• 每个唯一资源由其 id 和 resource_version 表示。
• 当更新现有资源时，id 保持不变，但 resource_version 会更新。
• 每个资源还有一个名为 gem5_versions 的字段，显示资源与哪些 gem5 版本兼容。

在 gem5 模拟中使用资源

要在 gem5 中使用资源，我们可以使用 obtain_resource 函数。

让我们做一个示例，在示例中使用 x86-hello64-static 二进制文件。

转到 materials/02-Using-gem5/02-gem5-resources/01-hello-example.py

此文件构建一个基本板子，我们将使用 x86-hello64-static 资源并运行模拟。

运行 hello 二进制文件

要获取二进制文件，我们编写以下行：

board.set_se_binary_workload(obtain_resource("x86-hello64-static"))

让我们分解这段代码

• obtain_resource("x86-hello64-static") 部分从 gem5 资源获取二进制文件
• board.set_se_binary_workload 部分告诉板子运行给定的二进制文件。

然后我们运行模拟

cd materials/02-Using-gem5/02-gem5-resources
gem5 01-hello-example.py

工作负载

工作负载是一个或多个资源的包，可以具有预定义的参数。

让我们看看 x86-npb-is-size-s-run 工作负载。

此工作负载在 SE 模式下运行 NPB IS 基准测试。

你可以在资源网站的 raw 选项卡中查看工作负载的 JSON。

工作负载（续）

让我们看看 x86-ubuntu-24.04-boot-with-systemd 工作负载，你可以查看 raw 选项卡以了解资源的制作方式。

• function 字段具有工作负载调用的函数名称。
• resources 字段包含工作负载使用的资源。
  • resources 字段的键（如 kernel、disk_image 等）与工作负载调用的 function 中的参数名称相同。
• additional_params 字段包含我们希望工作负载具有的非资源参数值。
  • 我们在上面的工作负载中使用 kernel_args 参数。

套件

套件是工作负载的集合，可以使用多处理并行运行（稍后将显示）。

套件中的所有工作负载都有一个名为 input_groups 的内容，可用于过滤套件。

让我们做一个示例，我们将：

• 打印套件中的所有工作负载
• 使用 input_groups 过滤套件
• 从套件运行一个工作负载

打印套件中的所有工作负载

SuiteResource 类充当生成器，因此我们可以遍历工作负载。

让我们打印 x86-getting-started-benchmark-suite 套件中的一些工作负载信息。

让我们修改 02-suite-workload-example.py。下面，我们获取资源并遍历套件，打印每个工作负载的 id 和 version。将此添加到脚本的底部：

getting_started_suite = obtain_resource("x86-getting-started-benchmark-suite")
for workload in getting_started_suite:
    print(f"Workload ID: {workload.get_id()}")
    print(f"workload version: {workload.get_resource_version()}")
    print("=========================================")

现在运行：

gem5 02-suite-workload-example.py

按 input_groups 过滤套件

套件中的每个工作负载都有一个或多个 input_groups，我们可以按此过滤。

让我们打印套件中所有唯一的输入组。

我们可以使用 get_input_groups() 函数来做到这一点：

print("Input groups in the suite")
print(getting_started_suite.get_input_groups())

从套件运行工作负载（单个代码块）

让我们在此套件中运行 NPB IS 基准测试。

首先，我们需要过滤套件以获取此工作负载。我们可以通过过滤来获取所有具有输入标签 "is" 的工作负载。

我们将返回的对象转换为列表并获取其中的第一个工作负载。这有效是因为 "is" 是一个唯一标签，只有一个工作负载拥有它，即我们正在寻找的 NPB IS 工作负载。

让我们打印工作负载的 id，然后使用我们拥有的板子运行它：

npb_is_workload = list(getting_started_suite.with_input_group("is"))[0]
print(f"Workload ID: {npb_is_workload.get_id()}")
board.set_workload(npb_is_workload)

simulator = Simulator(board=board)
simulator.run()

本地资源

你也可以在 gem5 中使用本地创建的资源。

你可以创建一个本地 JSON 文件作为数据源，然后设置：

• GEM5_RESOURCE_JSON 环境变量指向 JSON，如果你只想使用 JSON 中的资源。
• GEM5_RESOURCE_JSON_APPEND 环境变量指向 JSON，如果你想将本地资源与 gem5 资源一起使用。

有关如何使用本地资源的更多详细信息，请阅读本地资源文档

为什么使用本地资源

gem5 有两种主要方式使用本地资源。

• 通过传递资源的本地路径直接创建资源对象。
  • BinaryResource(local_path=/path/to/binary)
  • 当我们在制作新资源并想快速测试资源时，可以使用此方法。
• 如果我们要使用或共享我们创建的资源，最好创建一个 JSON 文件并更新数据源，如上面的幻灯片中所述。
  • 使用此方法，我们可以使用 obtain_resource。
  • 此方法使模拟更具可重现性和一致性。

让我们做一个示例，创建一个本地二进制文件并在 gem5 中运行该二进制文件。

让我们创建一个二进制文件

让我们使用这个打印简单三角形图案的 C 程序。

编译此程序。这将是我们在 gem5 中运行的二进制文件。

gcc -o pattern pattern.c

现在，让我们使用本地路径方法。

在 03-run-local-resource-local-path.py 中，按如下方式创建二进制资源对象：

binary = BinaryResource(local_path="./pattern")

让我们运行模拟并查看输出

gem5 03-run-local-resource-local-path.py

让我们为二进制资源创建一个 JSON 文件

二进制文件的 JSON 资源 如下所示：

{
  "category": "binary",
  "id": "x86-pattern-print",
  "description": "A simple X86 binary that prints a pattern",
  "architecture": "X86",
  "size": 1,
  "tags": [],
  "is_zipped": false,
  "md5sum": "2a0689d8a0168b3d5613b01dac22b9ec",
  "source": "",
  "url": "file://./pattern",
  "code_examples": [],
  "license": "",
  "author": [
      "Harshil Patel"
  ],
  "source_url": "",
  "resource_version": "1.0.0",
  "gem5_versions": [
      "23.0",
      "23.1",
      "24.0"
  ],
  "example_usage": "obtain_resource(resource_id=\"x86-pattern-print\")"
}

让我们获取资源并运行模拟

在 04-run-local-resource-json.py 中，我们可以通过使用 obtain_resource 来获取二进制文件：

board.set_se_binary_workload(obtain_resource("x86-pattern-print"))

让我们运行模拟。

我们通过在通常的 gem5 命令之前定义 GEM5_RESOURCE_JSON_APPEND 与我们的 JSON 资源来做到这一点：

GEM5_RESOURCE_JSON_APPEND=local_resources.json gem5 04-run-local-resource-json.py