gem5（1）——环境搭建

引言

之前曾经接触过gem5，不过只是停留在利用gem5完成一些简单的工作，并没有对gem5的源代码以及具体的配置做深入的学习。
本次的目标是打算对gem5的配置文件（即具体的System配置）以及源代码（即gem5每个功能的实现）有深入的学习和理解。

虚拟机环境

我使用的是最新的Ubuntu 22.04：

环境	版本
虚拟机	VMware Workstation 16.2.4
系统	Ubuntu Server 22.04.1 LTS
CPU	Intel(R) Core(TM) i5-9400 CPU @ 2.90GHz
内存	8GB

安装依赖

首先，更换apt源为阿里云源，以加快下载速度：

$ sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak
$ sudo vim /etc/apt/sources.list

插入以下内容：

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy main restricted universe multiverse
# deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-security main restricted universe multiverse
# deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-security main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-updates main restricted universe multiverse
# deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-updates main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-proposed main restricted universe multiverse
# deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-proposed main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-backports main restricted universe multiverse
# deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-backports main restricted universe multiverse

然后，更新apt源并安装所需的依赖：

$ sudo apt update
$ sudo apt install 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

编译gem5

从gem5的官方仓库克隆源码：

$ git clone https://gem5.googlesource.com/public/gem5

利用SCons命令编译gem5，以编译x86架构的处理器为例：

$ cd gem5
$ scons build/X86/gem5.opt -j4

编译完成后的输出如下图所示：

在build/X86目录下生成的gem5.opt文件，即为编译好的gem5可执行文件。

此外，除了支持x86架构，gem5还支持ARM、MIPS、RISC-V等架构，具体的参数为修改build/ISA中的ISA为对应的架构名即可。
gem5的后缀名代表的含义是编译时的优化参数，除了opt外，还有debug、fast，具体的含义可以参考官方文档。

运行gem5

以gem5自带的测试程序为例，运行gem5的命令为：

$ build/X86/gem5.opt \
    configs/example/se.py \
    --cpu-type=TimingSimpleCPU \
    --caches \
    --cmd=tests/test-progs/hello/bin/x86/linux/hello

其中，--cpu-type参数指定了使用的CPU类型，--caches参数指定了使用的缓存类型，--cmd参数指定了运行的程序。

运行结果如下图所示：

参考文献

1. https://www.gem5.org/documentation/general_docs/building