ARM DVFS 建模
像大多数现代 CPU 一样，ARM CPU 支持 DVFS。可以对此进行建模，例如，在 gem5 中监控由此产生的功耗。DVFS 建模是通过使用 Clocked Objects 的两个组件来完成的：电压域 (Voltage Domains) 和时钟域 (Clock Domains)。本章详细介绍了不同的组件，并展示了将它们添加到现有模拟中的不同方法。
电压域
电压域规定了 CPU 可以使用的电压值。如果在 gem5 中运行全系统模拟时未指定 VD，则使用默认值 1.0 伏特。这是为了避免在用户对模拟电压不感兴趣时强制他们考虑电压。
电压域可以从单个值或值列表构造，使用 voltage kwarg 传递给 VoltageDomain 构造函数。如果指定了单个值和多个频率，则该电压用于时钟域中的所有频率。如果指定了电压值列表，其条目数必须与相应时钟域中的条目数匹配，并且条目必须按 降序 排列。与真实硬件一样，电压域适用于整个处理器插槽。这意味着如果您想为不同的处理器拥有不同的 VD（例如，对于 big.LITTLE 设置），您需要确保 big 和 LITTLE 集群位于不同的插槽上（检查与集群关联的 socket_id 值）。
有 2 种方法可以将 VD 添加到现有的 CPU/模拟中，一种更灵活，另一种更直接。第一种方法向提供的 configs/example/arm/fs_bigLITTLE.py 文件添加命令行标志，而第二种方法添加自定义类。
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向模拟添加电压域的最灵活方法是使用命令行标志。要添加命令行标志，请在文件中找到
addOptions函数并在那里添加标志，还可以选择添加一些帮助文本。 支持单个和多个电压的示例：def addOptions(parser): [...] parser.add_argument("--big-cpu-voltage", nargs="+", default="1.0V", help="Big CPU voltage(s).") return parser然后可以使用以下命令指定电压域值：
--big-cpu-voltage <val1>V [<val2>V [<val3>V [...]]]然后将在
build函数中使用options.big_cpu_voltage访问此值。nargs="+"确保至少需要一个参数。build中的用法示例：def build(options): [...] # big cluster if options.big_cpus > 0: system.bigCluster = big_model(system, options.big_cpus, options.big_cpu_clock, options.big_cpu_voltage) [...]可以添加类似的标志和对
build函数的添加，以支持指定 LITTLE CPU 的电压值。这种方法允许非常容易地指定和修改电压。这种方法的唯一缺点是，多个命令行参数（有些是列表形式）可能会使调用模拟器的命令变得混乱。 -
指定电压域的不太灵活的方法是创建
CpuCluster的子类。类似于现有的BigCluster和LittleCluster子类，这些将扩展CpuCluster类。 在子类的构造函数中，除了指定 CPU 类型外，我们还定义了电压域的值列表，并使用 kwargcpu_voltage将其传递给对super构造函数的调用。 这是一个向BigCluster添加电压的示例：class VDBigCluster(devices.CpuCluster): def __init__(self, system, num_cpus, cpu_clock=None, cpu_voltage=None): # 使用与库存 BigCluster 相同的 CPU abstract_cpu = ObjectList.cpu_list.get("O3_ARM_v7a_3") # 电压值 my_voltages = [ '1.0V', '0.75V', '0.51V'] super(VDBigCluster, self).__init__( cpu_voltage=my_voltages, system=system, num_cpus=num_cpus, cpu_type=abstract_cpu, l1i_type=devices.L1I, l1d_type=devices.L1D, wcache_type=devices.WalkCache, l2_type=devices.L2 )然后可以通过定义类似的
VDLittleCluster类来向LittleCluster添加电压。定义了子类后，我们仍然需要在文件中的
cpu_types字典中添加一个条目，指定字符串名称作为键，类对作为值，例如：cpu_types = { [...] "vd-timing" : (VDBigCluster, VDLittleCluster) }然后可以通过传递以下内容来使用带有 VD 的 CPU
--cpu-type vd-timing到调用模拟的命令。
由于对电压值的任何修改都必须通过找到正确的子类并修改其代码，或添加更多子类和
cpu_types条目来完成，因此这种方法的灵活性远不如基于标志的方法。
时钟域
电压域与时钟域结合使用。如前所述，如果未指定自定义电压值，则时钟域中的所有值均使用默认值 1.0V。
时钟域的类型
与电压域相比，有 3 种类型的时钟域（来自 src/sim/clock_domain.hh）：
ClockDomain– 为捆绑在同一时钟域下的一组 Clocked Objects 提供时钟。CD 又被分组到电压域中。CD 提供对具有“源”和“派生”时钟域的层次结构的支持。SrcClockDomain– 提供连接到可调时钟源的 CD 的概念。它维护时钟周期并提供设置/获取时钟的方法，以及处理程序将管理的 CD 的配置参数。这包括各种性能级别的频率值、域 ID 和当前性能级别。 请注意，软件请求的性能级别对应于 CD 可以运行的频率操作点之一。DerivedClockDomain– 提供连接到父 CD 的 CD 的概念，该父 CD 可以是SrcClockDomain或DerivedClockDomain。它维护时钟分频器并提供获取时钟的方法。
向现有模拟添加时钟域
此示例将使用与 VD 示例相同的提供的文件，即 configs/example/arm/fs_bigLITTLE.py 和 configs/example/arm/devices.py。
像 VD 一样，CD 可以是单个值或值列表。如果给出了时钟速度列表，则适用与给 VD 的电压列表相同的规则，即 CD 中的值数必须与 VD 中的值数匹配；并且时钟速度必须按 降序 给定。提供的文件支持将时钟指定为单个值（通过 --{big,little}-cpu-clock 标志），但不支持作为值列表。
扩展/修改提供的标志的行为是添加对多值 CD 支持的最简单和最灵活的方法，但也可以通过添加子类来实现。
- 要向现有的
--{big,little}-cpu-clock标志添加多值支持，请在configs/example/arm/fs_bigLITTLE.py文件中找到addOptions函数。在各种parser.add_argument调用中，找到添加 CPU-clock 标志的调用，并将 kwargtype=str替换为nargs="+"：def addOptions(parser): [...] parser.add_argument("--big-cpu-clock", nargs="+", default="2GHz", help="Big CPU clock frequency.") parser.add_argument("--little-cpu-clock", nargs="+", default="1GHz", help="Little CPU clock frequency.") [...]有了这个，可以类似于用于 VD 的标志指定多个频率：
--{big,little}-cpu-clock <val1>GHz [<val2>MHz [<val3>MHz [...]]]由于这修改了现有标志，因此标志的值已经在
build函数中连接到了相关的构造函数和 kwargs，因此无需修改任何内容。 - 要在子类中添加 CD，该过程与作为子类添加 VD 的过程非常相似。区别在于，我们指定时钟值并在
super调用中使用cpu_clockkwarg，而不是指定电压并使用cpu_voltagekwarg：class CDBigCluster(devices.CpuCluster): def __init__(self, system, num_cpus, cpu_clock=None, cpu_voltage=None): # 使用与库存 BigCluster 相同的 CPU abstract_cpu = ObjectList.cpu_list.get("O3_ARM_v7a_3") # 时钟值 my_freqs = [ '1510MHz', '1000MHz', '667MHz'] super(VDBigCluster, self).__init__( cpu_clock=my_freqs, system=system, num_cpus=num_cpus, cpu_type=abstract_cpu, l1i_type=devices.L1I, l1d_type=devices.L1D, wcache_type=devices.WalkCache, l2_type=devices.L2 )这可以与 VD 示例结合使用，以便为集群指定 VD 和 CD。
与使用此方法添加 VD 一样，您需要为您想要使用的每种 CPU 类型定义一个类，并在
cpu_types字典中指定它们的名称-cpu对值。此方法也具有相同的限制，并且不如基于标志的方法灵活。
确保 CD 具有有效的 DomainID
无论使用哪种先前的方法，都需要进行一些额外的修改。这些涉及提供的 configs/example/arm/devices.py 文件。
在文件中，找到 CpuClusters 类并找到将 self.clk_domain 初始化为 SrcClockDomain 的位置。如上面关于 SrcClockDomain 的注释中所述，这些具有域 ID。如果未设置此项（如提供的设置中的情况），则将使用默认 ID -1。
取而代之的是，更改代码以确保设置了域 ID：
[...]
self.clk_domain = SrcClockDomain(clock=cpu_clock,
voltage_domain=self.voltage_domain,
domain_id=system.numCpuClusters())
[...]
这里使用 system.numCpuClusters()，因为 CD 适用于整个集群，即第一个集群为 0，第二个集群为 1，依此类推。
如果您不设置域 ID，当尝试运行支持 DVFS 的模拟时，您将收到以下错误，因为某些内部检查捕获了默认域 ID：
fatal: fatal condition domain_id == SrcClockDomain::emptyDomainID occurred:
DVFS: Controlled domain system.bigCluster.clk_domain needs to have a properly
assigned ID.
DVFS 处理程序
如果您指定 VD 和 CD 然后尝试运行模拟，它很可能会运行，但您可能会在输出中注意到以下警告：
warn: Existing EnergyCtrl, but no enabled DVFSHandler found.
VD 和 CD 已添加，但没有系统可以用来调整值的 DVFSHandler。解决此问题的最简单方法是在 configs/example/arm/fs_bigLITTLE.py 文件中添加另一个命令行标志。
就像在 VD 和 CD 示例中一样，找到 addOptions 函数并将以下代码附加到它：
def addOptions(parser):
[...]
parser.add_argument("--dvfs", action="store_true",
help="Enable the DVFS Handler.")
return parser
然后，找到 build 函数并将此代码附加到它：
def build(options):
[...]
if options.dvfs:
system.dvfs_handler.domains = [system.bigCluster.clk_domain,
system.littleCluster.clk_domain]
system.dvfs_handler.enable = options.dvfs
return root
有了这个，您现在应该能够通过在调用模拟时使用 --dvfs 标志来运行支持 DVFS 的模拟，并可以根据需要指定 big 和 LITTLE 集群的电压和频率操作点。