简介

本文档的目标是为您提供关于如何使用 gem5 和 gem5 代码库的详尽介绍。本文档的目的不是提供 gem5 中每个功能的详细描述。阅读本文档后，您应该能够在课堂上和计算机架构研究中自如地使用 gem5。此外，您应该能够修改和扩展 gem5，然后将您的改进贡献给主 gem5 仓库。

本文档带有我过去六年在威斯康星大学麦迪逊分校作为研究生使用 gem5 的个人经验色彩。所提供的示例只是一种方法。不像 Python，其信条是“应该有一种——最好只有一种——显而易见的方法来做这件事。”（来自 Python 之禅。见 Python 之禅），在 gem5 中，有许多不同的方法可以完成同样的事情。因此，本书中介绍的许多示例都是我认为做事的最佳方式。

我学到的一个重要教训（惨痛的教训）是，在使用像 gem5 这样复杂的工具时，在使用它之前真正了解它的工作原理非常重要。

您可以在 https://github.com/gem5/website/tree/stable/_pages/documentation/learning_gem5/ 找到本书的源代码。

什么是 gem5？

gem5 是一个模块化的离散事件驱动计算机系统模拟器平台。这意味着：

1. gem5 的组件可以轻松地重新排列、参数化、扩展或替换，以满足您的需求。
2. 它将时间的流逝模拟为一系列离散事件。
3. 其预期用途是以各种方式模拟一个或多个计算机系统。
4. 它不仅仅是一个模拟器；它是一个模拟器平台，让您可以根据需要使用尽可能多的预制组件来构建自己的模拟系统。

gem5 主要用 C++ 和 Python 编写，大多数组件都在 BSD 风格的许可证下提供。 它可以模拟具有设备和操作系统的完整系统（全系统模式，FS 模式），或者仅模拟用户空间程序，其中系统服务由模拟器直接提供（系统调用仿真模式，SE 模式）。 支持执行 Alpha、ARM、MIPS、Power、SPARC、RISC-V 和 64 位 x86 二进制文件，CPU 模型包括两个简单的单 CPI 模型、一个乱序模型和一个按序流水线模型。 内存系统可以灵活地由缓存和交叉开关构建，或者使用 Ruby 模拟器，它提供了更灵活的内存系统建模。

这里还有许多组件和功能没有提到，但仅从这个部分列表就可以明显看出，gem5 是一个复杂且功能强大的模拟平台。 即使 gem5 今天已经能做很多事情，但通过个人和一些公司的支持，积极的开发仍在继续，并且定期添加新功能并改进现有功能。

开箱即用的能力

gem5 专为计算机架构研究而设计，但如果您试图研究一些新颖的东西，它可能无法开箱即用地评估您的想法。如果它可以，那可能意味着有人已经评估了类似的想法并发表了相关文章。

为了充分利用 gem5，您很可能需要添加特定于您项目目标的新功能。gem5 的模块化设计应该可以帮助您进行修改，而无需了解模拟器的每个部分。

当您添加所需的新功能时，请考虑将您的更改贡献回 gem5。这样其他人就可以利用您的辛勤工作，gem5 也可以成为一个更好的模拟器。

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