Παράδειγμα Hello world!
Βασικά χαρακτηριστικά που βρήκαμε στο starter_se.py(Το αρχείο starter_se.py βρίσκεται στον Folder1):
Voltage="3.3V"
Τύπος CPU: 'minor',1 core
συχνότητα λειτουργίας : '1GHz'
caches:L1,L2
μνήμη 'DDR3_1600_8x8',2GB,2 memory channels
a) Επαλήθευση από τα αρχεία config.ini και config.json(Τα αρχεία βρίσκονται στον Folder1):
[system.voltage_domain]
type=VoltageDomain
eventq_index=0
voltage=3.3
[system.cpu_cluster.cpus] type=MinorCPU [stats.txt]
sim_freq 1000000000000 # Frequency of simulated ticks
[system.cpu_cluster.l2]
size=1048576
assoc=16
prefetch_on_access=false
write_buffers=8
data_latency=12
b) Τα sim_seconds είναι ο χρόνος που προσομοιώθηκε σε δευτερόλεπτα.
sim_seconds 0.000035 # Number of seconds simulated
Τα sim_insts είναι οι εντολές που προσομοιώθηκαν.
sim_insts 5027 # Number of instructions simulated
Το host_inst_rate είναι οι εντολές που εκτελεί ο gem5 στον host ανά δευτερόλεπτο.
host_inst_rate 26663 # Simulator instruction rate (inst/s)
c) Ενώ τα commited instructions είναι 5027(όσα και τα sim_insts), τα συνολικό νούμερο των commited εντολών είναι 5831 γιατί περιλαμβάνει και κάποια "micro ops" τα οποία χρησιμοποιούνται για να γίνουν κάποιες εντολές από CISC -> RISC.
system.cpu_cluster.cpus.committedInsts 5027 # Number of instructions committed
system.cpu_cluster.cpus.committedOps 5831 # Number of ops (including micro ops) committed
##Micro-ops are basically a way to turn CISC-instructions into RISC-instruction
d) Η L2 cache προσπελάστηκε 7804 φορές σύμφωνα με το stats.txt αρχείο.
system.cpu_cluster.l2.tags.data_accesses 7804 # Number of data accesses
Αν δεν είχαμε αυτή την πληροφορία, θα μπορούσαμε να την εκμαιεύσουμε από τα L1 misses.
Τα βασικά μοντέλα in-order CPUs είναι τα SimpleCPU και MinorCPU.
SimpleCPU (χωρίζονται σε):
- BaseSimpleCPU
- AtomicSimpleCPU
- TimingSimpleCPU
BaseSimpleCPU
Έχει κάποιες βασικές συναρτήσεις που κληρονομεί στους υπόλοιπους τύπους SimpleCPU. Δεν τρέχει μόνο του.
AtomicSimpleCPU
Χρησιμοποιεί atomic προσπελάσεις της μνήμης(γρηγορότερες απο αυτές της timing), σχεδόν άμεσες. Χρησιμοποιεί εκτιμήσεις του latency από αυτές τις προσπελάσιες για να υπολογίσει το συνολικό χρόνο προσπέλασης της cache. Κληρονομεί συναρτήσεις της BaseSimpleCPU.
TimingSimpleCPU
Χρησιμοποιεί προσπελάσεις της μνήμης, πιο ρεαλιστικές, οι οποίες παίρνουν χρόνο να φτάσουν στον επεξεργαστή καθυστερώντας τα υπόλοιπα memory requests.
Οι SimpleCPUs δεν χρησιμοποιούν pipeline.
MinorCPU Χρησιμοποιεί pipeline 4 σταδίων, τα οποία είναι Fetch1, Fetch2, Decode και Execute. Τα στάδια συνδέονται με FIFO buffers ώστε να μοντελοποιούνται οι καθυστερήσεις από stage σε stage. Είναι πιο ρεαλιστική από την TimingSimpleCPU και χρησιμοποιείται αυστηρά για να προσομοιώσει μοντέλα in-order CPU.
a.
Το πρόγραμμα σε C που χρησιμοποιήσαμε είναι το myprog.c και το εκτελέσαμε με τα μοντέλα TimingSimpleCPU και MinorCPU.
Τα αποτελέσματα όσον αφορά τους χρόνους εκτέλεσης παραθέτονται παρακάτω:
- Για το μοντέλο MinorCPU(από το αρχείο stats.txt στον Folder2(minorcpu)):
host_seconds 0.54 # Real time elapsed on the host
sim_seconds 0.000126 # Number of seconds simulated
sim_ticks 126343000 # Number of ticks simulated
- Για το μοντέλο TimingSimpleCPU(από το αρχείο stats.txt στον Folder3(timingsimplecpu)):
host_seconds 0.16 # Real time elapsed on the host
sim_seconds 0.000326 # Number of seconds simulated
sim_ticks 325873000 # Number of ticks simulated
b.
Τα sim_seconds είναι σαφώς λιγότερα για το μοντέλο MinorCPU κατά 0.0002 από το TimingSimpleCPU και άρα αυτό είναι το καλύτερο. Αυτό συμβαίνει γιατί όπως αναφέρθηκε το MinorCPU χρησιμοποιεί pipeline και έχει και κάποια branch predictions που το κάνουν πιο γρήγορο.
c.
Πρώτα αλλάξαμε την συχνότητα σε 3GHz
- Για MinorCPU(από το αρχείο stats.txt στον Ερ3,c/Minor):
host_seconds 0.48 # Real time elapsed on the host
sim_seconds 0.000088 # Number of seconds simulated
sim_ticks 88223022 # Number of ticks simulated
Αυξάνοντας τη συχνότητα μειώνεται ο χρόνος της προσομοίωσης(εκτελείται πιο γρήγορα), από 0.000126 σε 0.000088 s.
- Για TimingSimpleCPU(από το αρχείο stats.txt στον Ερ3,c/TimingSimple):
host_seconds 0.16 # Real time elapsed on the host
sim_seconds 0.000221 # Number of seconds simulated
sim_ticks 220597515 # Number of ticks simulated
Αυξάνοντας τη συχνότητα μειώνεται ο χρόνος της προσομοίωσης(εκτελείται πιο γρήγορα), από 0.000326 σε 0.000221 s.
Μετά αλλάξαμε την μνήμη σε DDR4_2400_8x8
- Για MinorCPU(από το αρχείο stats.txt στον Ερ3,c/Memory/Minor):
host_seconds 0.48 # Real time elapsed on the host
sim_seconds 0.000126 # Number of seconds simulated
sim_ticks 125847000 # Number of ticks simulated
- Για TimingSimpleCPU(από το αρχείο stats.txt στον Ερ3,c/Memory/TimingSimple):
host_seconds 0.16 # Real time elapsed on the host
sim_seconds 0.000326 # Number of seconds simulated
sim_ticks 325607000 # Number of ticks simulated
Τα sim_seconds είναι ίδια με τα αρχικά και στις δυο περιπτώσεις αφού το cpu_clock επανήρθε στo 1GHz. Υπάρχει μία μικρή μείωση στα sim_ticks. Η μνήμη χρησιμοποιείται σχεδόν καθόλου σε σχέση με την cache, οπότε δεν υπάρχει μεγάλη διαφορά στους χρόνους.
Συνοπτικά σε ένα διάγραμμα:
