gem5学习（23）：经典缓存——Classic Caches

默认缓存是一个带有MSHR（未命中状态保持寄存器）和WB（写缓冲区）的非阻塞缓存，用于读取和写入未命中。缓存还可以启用预取（通常在最后一级缓存中）。

在gem5中实现了多种可能的替换策略和索引策略。这些策略分别定义了给定地址可以用于块替换的可能块，以及如何使用地址信息来找到块的位置。默认情况下，缓存行使用LRU（最近最少使用）进行替换，并使用集合关联策略进行索引。

一、Interconnects

1、Crossbars

crossbar中的两种流量类型是内存映射数据包（memory-mapped packets）和嗅探数据包（snooping packets）。内存映射请求沿着内存层次结构向下传递，而响应沿着内存层次结构向上传递（相同的路径返回）。嗅探请求水平传递并向上传递到缓存层次结构，嗅探响应水平传递并向下传递（相同的路径返回）。普通的嗅探请求水平传递，而快速嗅探（express snoops）向上传递到缓存层次结构。

二、Debugging

在经典内存系统中，有一个功能可以在调试器（例如gdb）中显示特定块的一致性状态。这个功能是建立在经典内存系统对功能访问的支持之上的。你可以通过注入一个命令设置为PrintReq的功能请求来使用这个功能。该请求会穿过内存系统，类似于常规的功能请求，但对于匹配的任何对象（如其他排队的数据包、缓存块等），它只会简单地打印出有关该对象的一些信息。

在Port（端口）上有一个名为printAddr()的辅助方法，它接受一个地址并构建一个适当的PrintReq数据包并注入。由于它使用与正常功能请求相同的传播机制，所以需要从一个可以在整个内存系统中传播的端口中注入，例如在CPU处。在MemTest、AtomicSimpleCPU和TimingSimpleCPU对象上都有辅助的printAddr()方法，它们只是在各自的缓存端口上调用printAddr()方法。（请注意：后两个方法未经过测试。）

bash 复制代码

(gdb) set print object
(gdb) call SimObject::find(" system.physmem.cache0.cache0.cpu")
$4 = (MemTest *) 0xf1ac60
(gdb) p (MemTest*)$4
$5 = (MemTest *) 0xf1ac60
(gdb) call $5->printAddr(0x107f40)

system.physmem.cache0.cache0
  MSHRs
    [107f40:107f7f] Fill   state:
      Targets:
        cpu: [107f40:107f40] ReadReq
system.physmem.cache1.cache1
  blk VEM
system.physmem
  0xd0

这段描述表明cache0.cache0为特定地址分配了一个MSHR（未命中状态保持寄存器），以处理来自CPU的目标ReadReq请求，但该请求尚未被处理（否则它将被标记为正在服务中）。在cache1.cache1中，该块是有效的、独占的和已修改的，并且在物理内存中，该字节的值为0xd0。

这段描述提供了有关特定块的一致性状态的一些信息，尽管可能不是完整的。然而，它仍然非常有用。你可以根据需要进行扩展。此外，还有一个当前未使用的详细程度参数，可以用于输出不同级别的信息。

需要注意的是，额外的"p(MemTest*)$4"是必需的，因为尽管"set print object"显示了派生类型，但在内部，gdb仍然将指针视为基础类型的指针。因此，如果你尝试直接在$4指针上调用printAddr，就会出现问题。

bash 复制代码

(gdb) call $4->printAddr(0x400000)
Couldn't find method SimObject::printAddr