Ubuntu-20.04 gem5 构建并实现一个简单的配置脚本

参考资料：

1. 下载系统安装包

1）由于公司电脑不能联网，所以在VMware16 Ubuntu-20.04 中将需要 sudo apt-get install 的包下载至 offline-packages/ 文件夹，然后再在公司电脑进行离线安装

复制代码

# 创建下载目录
mkdir ~/offline-packages
cd ~/offline-packages

# 下载所有包及依赖
sudo apt-get download $(apt-cache depends --recurse --no-recommends --no-suggests \
  --no-conflicts --no-breaks --no-replaces --no-enhances \
  --no-pre-depends build-essential git m4 scons zlib1g zlib1g-dev \
  libprotobuf-dev protobuf-compiler libprotoc-dev libgoogle-perftools-dev \
  python3-dev python-is-python3 libboost-all-dev pkg-config | \
  grep "^\w" | sort -u)

# 打包所有文件
cd ~
tar -czvf offline-packages.tar.gz offline-packages/

并且 gcc 也需要安装（Ubuntu-20.04默认gcc是9.4.0版本）

gem5：

**We support GCC Versions >=10, up to GCC 13**

复制代码

# 首先添加PPA源
sudo add-apt-repository ppa:ubuntu-toolchain-r/test
sudo apt update

# 创建单独的目录用于gcc-11相关包
mkdir ~/gcc11-packages
cd ~/gcc11-packages

# 方法1：直接下载指定包
sudo apt-get download gcc-11 g++-11

# 方法2：下载所有相关依赖（更完整）
sudo apt-get download $(apt-cache depends --recurse --no-recommends --no-suggests \
  --no-conflicts --no-breaks --no-replaces --no-enhances \
  --no-pre-depends gcc-11 g++-11 | grep "^\w" | sort -u)

2）下载gem5工程

复制代码

git clone https://gitee.com/koverlu/gem5.git

2. 离线安装

1）将 gem5 工程和 offline-packages/ 文件夹拷贝至目标机器的与虚拟机同名文件夹下

/home/zx/Download/

2）进入 offline-packages/ 安装 .deb

复制代码

tar -zxvf offline-packages.tar.gz offline-packages/
cd ./offline-packages/ 
sudo dpkg -i *amd64.deb

注意：这里如果全部安装：sudo dpkg -i *.deb 就会造成错误：

dpkg-query: 错误：文件 /usr/lib/systemd/catalog 和软件包 systemd:i386 有重复的文件触发关注

执行：dpkg --print-architecture 的输出是 amd64

执行：dpkg --print-foreign-architectures 的输出是 i386

说明之前执行了：sudo dpkg --add-architecture i386，支持多架构，

所以将所有*.deb都安装就会两种架构的包都安装，造成冲突。

如果造成了冲突：dpkg-query: 错误：文件 /usr/lib/systemd/catalog 和软件包 systemd:i386 有重复的文件触发关注，解决办法就是到目录/var/lib/dpkg中,　删除trigger文件夹（如果不这样，当安装其它程序时，总是提示上述错误，无法更新和使用 apt-get -f install ），再重新执行：sudo dpkg -i *amd64.deb，只安装支持amd64架构的包。

3）查看gcc版本

复制代码

gcc --versioni
g++ -- version

# 如果版本不正确 查看gcc-11 g++-11是否安装成功
ls /usr/bin/gcc*
# 如果有gcc-11 就软连接默认gcc-11版本
sudo rm /usr/bin/cpp /usr/bin/gcc /usr/bin/g++
sudo ln -s /usr/bin/cpp-11 /usr/bin/cpp
sudo ln -s /usr/bin/gcc-11 /usr/bin/gcc
sudo ln -s /usr/bin/g++-11 /usr/bin/g++

4）查看python版本

复制代码

python --version
python3 --version

# 如果python3的版本还是2.7 
# 安装python3.8进行软连接
sudo ln -sf /etc/alternatives/python /usr/bin/python
sudo ln -sf /etc/alternatives/python3 /usr/bin/python3

3. 构建gem5模拟器

可以先执行：lscpu 查看cpu的数量，例如我的是32个，所以进入gem5工程文件夹后，构建gem5时可修改cpu数为32

复制代码

cd ../gem5/
scons build/X86/gem5.opt -j32

构建完成后，终端的最后两行是

复制代码

...
 [    LINK]  -> ALL/gem5.opt
scons: done building targets.

4. 实现一个简单的配置脚本

python 复制代码

cat > ./configs/simple.py << 'EOF'
#!/usr/bin/env python3
#导入m5和SimObjects
import m5
from m5.objects import *
 
#创建要模拟的系统
system = System()
#设置系统时钟。1、建立时钟域，2、设置时钟频率，3、为时钟域指定电压域
system.clk_domain = SrcClockDomain()
system.clk_domain.clock = '1GHz'
system.clk_domain.voltage_domain = VoltageDomain()
 
#设置系统模拟内存(计时模式)，设置内存范围
system.mem_mode = 'timing'
system.mem_ranges = [AddrRange('512MB')]
 
#创建CPU（基于时间），
system.cpu = TimingSimpleCPU()
 
#创建系统范围内存总线
system.membus = SystemXBar()
 
#将CPU上的缓存端口连接到内存总线上。由于没有建立缓存cache，所以将icache和dcache直接连接到menbus
system.cpu.icache_port = system.membus.cpu_side_ports
system.cpu.dcache_port = system.membus.cpu_side_ports
 
#连接CPU的其他端口以确保系统可以正常工作，例如I/O控制器。
system.cpu.createInterruptController()
#将系统的一个特殊端口连接到menbus，这个端口只允许系统读写内存。
system.system_port = system.membus.cpu_side_ports
 
#x86的特定要求，将PIO和中断端口连接到内存总线
if m5.defines.buildEnv['TARGET_ISA'] == "x86":
    system.cpu.interrupts[0].pio = system.membus.mem_side_ports
    system.cpu.interrupts[0].int_requestor = system.membus.cpu_side_ports
    system.cpu.interrupts[0].int_responder = system.membus.mem_side_ports
 
#创建一个内存控制器，并将其连接到内存总线。这里使用的是DDR3控制器，负责内存的范围。
system.mem_ctrl = MemCtrl()
system.mem_ctrl.port = system.membus.mem_side_ports
system.mem_ctrl.dram = DDR3_1600_8x8()
system.mem_ctrl.dram.range = system.mem_ranges[0]
 
#---------设置CPU执行的进程--------------------#
#这里使用syscall仿真模式
#1、设置可执行文件，2、创建进程，设置进程执行的可执行文件，
# 3、将进程设置为CPU的工作负载，4、在CPU上创建进程（或者说创建执行环境）
binary = 'tests/test-progs/hello/bin/x86/linux/hello'
 
#对于gem5 v21及更高版本，加入下面一行。
system.workload = SEWorkload.init_compatible(binary)
 
process = Process()
process.cmd = [binary]
system.cpu.workload = process
system.cpu.createThreads()
 
#---------实例化系统并执行-------------#
#创建根对象，并实例化模拟
root = Root(full_system = False,system = system)
m5.instantiate()
 
#开始模拟。这里的print不是语句而是作为一个函数被调用。
print("Beginning simulation")
exit_event = m5.simulate()
 
#模拟结束后对系统进行检测
print('Exiting @ tick {} because {}'
    .format(m5.curTick(),exit_event.getCause()))
 
EOF

执行

bash 复制代码

build/X86/gem5.opt configs/simple.py

终端输出：Hello world!