├── .gitignore ├── README.md ├── cal_GEM5_stats ├── README.md ├── cal_stats.py ├── data │ ├── simpoint │ │ └── graph500_s_14_e_14 │ │ │ ├── graph500_s_14_e_14_simpoint_file │ │ │ └── graph500_s_14_e_14_weight_file │ └── stats │ │ ├── normal │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ └── test │ │ ├── 1 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 2 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 3 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 4 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 5 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 6 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 7 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 8 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 9 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 10 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 11 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 12 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 13 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 14 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 15 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 16 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 17 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 18 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 19 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 20 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 21 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 22 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 23 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ ├── 24 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ │ ├── proc │ │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ │ └── stat │ │ │ └── sys │ │ │ │ └── devices │ │ │ │ └── system │ │ │ │ └── cpu │ │ │ │ ├── online │ │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt │ │ └── 25 │ │ ├── config.dot │ │ ├── config.dot.pdf │ │ ├── config.dot.svg │ │ ├── config.ini │ │ ├── config.json │ │ ├── fs │ │ ├── proc │ │ │ ├── cpuinfo │ │ │ └── stat │ │ └── sys │ │ │ └── devices │ │ │ └── system │ │ │ └── cpu │ │ │ ├── online │ │ │ └── possible │ │ └── stats.txt ├── get_stats.sh └── tools │ ├── configs.py │ └── utils.py ├── docs ├── README.md ├── makefile │ └── makefile.md └── python │ └── python.md ├── paper ├── GEM5_tutorial │ ├── ASPLOS2017_gem5_tutorial.pdf │ ├── MB2020-HiPEAC_20201-gem5-sve-hands-on.pdf │ └── gem5_tutorial.pdf ├── README.md └── misc │ ├── Continuous_Runahead.md │ ├── Continus_Runahead_MICRO.pdf │ └── The_Accelerator_Wall_HPCA.pdf ├── report ├── README.md ├── Simpoint │ ├── Simpoint_record.md │ └── Simpoint_record.pdf ├── Testbench │ ├── GAP.md │ ├── Graph500.md │ └── SPEC17_and_Simpoint.md └── gem5 │ ├── apl_test_report_spmv.md │ ├── doc_zhanglucheng_Full_System实验记录.md │ ├── gem5_FS_arm_linux.md │ ├── gem5_arm_time_test.md │ ├── gem5_checkpoint.md │ └── gem5_checkpoint_test.md └── simpoint_GEM5 ├── README.md ├── configs ├── configs_example.sh └── configs_graph500.sh ├── process ├── process_normal.sh ├── process_reload.sh └── process_sim.sh ├── process_all_tests.py └── sim ├── sim_O3.sh ├── sim_generate_checkpoint.sh ├── sim_generate_sim_weight.sh ├── sim_init.sh └── sim_reload.sh /.gitignore: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | **/__pycache__ 2 | .vscode -------------------------------------------------------------------------------- /README.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | ## 介绍 2 | + 这个仓库存的是在学习计算机体系结构时的学习资料以及写的代码，目录结构如下： 3 | 4 | ``` 5 | ├─cal_GEM5_stats 6 | │ ├─data 7 | │ └─tools 8 | ├─docs 9 | │ ├─makefile 10 | │ └─python 11 | ├─paper 12 | │ ├─GEM5_tutorial 13 | │ └─misc 14 | ├─report 15 | │ ├─gem5 16 | │ ├─Simpoint 17 | │ └─Testbench 18 | └─simpoint_GEM5 19 | ├─configs 20 | ├─process 21 | └─sim 22 | ``` 23 | 24 | ### cal_GEM5_stats 25 | + 从 GEM5 的统计文件中自动读取并计算 IPC 等信息的自动化脚本. 26 | 27 | ### docs 28 | + 写代码时的技巧，让代码更加优雅. 29 | 30 | ### paper 31 | + 存有论文以及论文阅读笔记. 32 | 33 | ### report: 34 | + 做实验时留下的记录，方便未来复现. 35 | 36 | ### simpoint_GEM5 37 | + 便于在 GEM5 内使用 simpoint 的自动化脚本. 38 | + 可以加速 GEM5 的模拟，在测试中可以将十数小时的程序在 60s 左右完成. -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/README.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | ## 测试配置 2 | + Python 3.8.10 3 | 4 | ### 使用说明 5 | + 核心程序为 `cal_stats.py` ，该程序使用说明如下： 6 | ``` 7 | usage: cal_stats.py [-h] [-c] [-r] [-n] 8 | 9 | A tool for calculate stats for GEM5 10 | 11 | optional arguments: 12 | -h, --help show this help message and exit 13 | -c, --compare use compare method to calculate error rate 14 | -r, --reload calculate reload stats 15 | -n, --normal calculate normal stats 16 | ``` 17 | + normal 模式为抽取并计算正常情况(即无 checkpoint 的情况)下 GEM5 的部分参数信息. 18 | + reload 模式为抽取并计算采用 Simpoint 重载后 GEM5 的部分参数信息，建议配合 simpoint_GEM5 一起使用. 19 | + compare 模式为比较 normal 和 reload 的误差. 20 | 21 | ### 示例步骤 22 | 1. 更改 get_stats.sh 中的路径，将数据读入文件夹中，运行命令： 23 | ```bash 24 | bash get_stats.sh 25 | ``` 26 | 注：这里的 get_stats.sh 是配套 simpoint_GEM5 里结果使用的，对于其他结果需要自己根据需求调整. 27 | 2. 修改 cal_stats.py 中的 sim_name，运行命令： 28 | ```bash 29 | python cal_stats.py -c 30 | ``` 31 | 此命令是进行比较，不更新数据采用默认数据输出结果如下： 32 | ``` 33 | Simpoint results are: 34 | IPC = 1.6477541695712086 35 | Dcache miss rate = 0.07962523778881567 36 | Predict incorrect rate = 0.016028486480200825 37 | 38 | Normal results are: 39 | IPC = 1.617784874066762 40 | Dcache miss rate = 0.07957689978578111 41 | Predict incorrect rate = 0.015927835343287462 42 | 43 | Errors are: 44 | IPC : 1.852489535837374 % 45 | Dcache miss : 0.06074376252992806 % 46 | Predict incorrect : 0.6319197476873759 % 47 | ``` 48 | 发现使用 Simpoint 的结果(即文件夹中的样例)非常准确. 49 | 50 | ### 拓展 51 | + 程序可拓展性非常强，更改或增加 configs.py 以及 cal_stats.py 中的变量即可算出对应的不同参数. -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/cal_stats.py: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | import os 2 | import numpy as np 3 | import argparse 4 | import tools.configs 5 | import tools.utils 6 | 7 | # simpoint 文件对应的前缀，如不是使用 simpoint_GEM5 生成的则需要更改后面的 weight_route 与 sim_route 8 | sim_name='graph500_s_14_e_14' 9 | 10 | # 测试用的 CPU 是 2.5GHz 的，这个会被用来算 IPC. stats.txt 里的数据有问题，要自己手动设置 11 | freq=2.5e9 12 | 13 | normal_name='normal' 14 | checkpoint_name='test' 15 | 16 | route=f"./data/stats/{checkpoint_name}" 17 | route_normal=f"./data/stats/{normal_name}" 18 | weight_route=f"./data/simpoint/{sim_name}/{sim_name}_weight_file" 19 | sim_route=f"./data/simpoint/{sim_name}/{sim_name}_simpoint_file" 20 | 21 | IPC_nomral=IPC_sim=0 22 | Dcache_miss_normal=Dcache_miss_sim=0 23 | Pred_incorrect_normal=Pred_incorrect_sim=0 24 | ROB_stall_normal=ROB_stall_sim=0 25 | 26 | def cal_sim(): 27 | dir=[] 28 | res=[] 29 | # stats_name = 'stats.txt' 30 | stats_name=tools.configs.stats_name 31 | # start_sym = '---------- Begin Simulation Statistics ----------' 32 | start_sym=tools.configs.start_sym 33 | # paras_sym 感兴趣的数据对应的关键词集合 34 | paras_sym=tools.configs.paras_sym 35 | # 用来记录那些数据的数组，大小为 len(paras_sym) 36 | paras=tools.configs.paras 37 | weight=tools.utils.read_weight_file(weight_route,sim_route) 38 | 39 | # 在并行执行reload时生成的文件夹可能不是顺序的，这个时候 os.walk 遍历就会出问题，解决方法是用 dir 记录每次访问的文件夹序号. 40 | for root,subdir,file in os.walk(route): 41 | if root == route: 42 | for i in subdir: 43 | dir.append(i) 44 | for subfile in file: 45 | #print(subfile) 46 | if subfile == stats_name: 47 | #print('yes') 48 | #print(root+'/'+subfile) 49 | fp=open(root+'/'+subfile) 50 | res.append(fp.readlines()) 51 | 52 | num=0 53 | 54 | for stats in res: 55 | tot=-1 56 | for line in stats: 57 | if start_sym in line: 58 | tot+=1 59 | # 第一遍预热的数据不需要，所以等到tot==1(即第二遍访问到begin simulation的时候)才开始统计 60 | if tot == 1: 61 | for i in range(len(paras_sym)): 62 | flag,para=tools.utils.fin(paras_sym[i],line) 63 | if flag == True: 64 | # i == 0 对应 freq ，这个是不变的 65 | if i == 0: 66 | paras[i]=para 67 | else: 68 | # 下面更改使得可以适应不同的顺序 69 | paras[i]+=para*weight[int(dir[num])-1] 70 | num+=1 71 | 72 | # for i in range(len(paras_sym)): 73 | # print(paras_sym[i],paras[i]) 74 | 75 | # 2.5GHz 的 IPC ， GEM5 里统计的 freq 有问题 76 | IPC_sim=paras[1]/(freq*paras[2]) 77 | Dcache_miss_sim=paras[4]/(paras[3]+paras[4]) 78 | Pred_incorrect_sim=paras[6]/paras[5] 79 | ROB_stall_sim=paras[7]/paras[8] 80 | print() 81 | print("Simpoint results are:") 82 | print("IPC =",IPC_sim) 83 | print("Dcache miss rate =",Dcache_miss_sim) 84 | print("Predict incorrect rate =",Pred_incorrect_sim) 85 | #print("ROB stall rate =",ROB_stall_sim) 86 | 87 | return IPC_sim,Dcache_miss_sim,Pred_incorrect_sim,ROB_stall_sim 88 | 89 | def cal_normal(): 90 | dir=[] 91 | res=[] 92 | stats_name=tools.configs.stats_name 93 | paras_sym=tools.configs.paras_sym_nor 94 | paras=tools.configs.paras_nor 95 | for root,subdir,file in os.walk(route_normal): 96 | #print(root,subdir,file) 97 | if root == route: 98 | for i in subdir: 99 | dir.append(i) 100 | for subfile in file: 101 | #print(subfile) 102 | if subfile == stats_name: 103 | #print('yes') 104 | fp=open(root+'/'+subfile) 105 | res.append(fp.readlines()) 106 | 107 | for stats in res: 108 | for line in stats: 109 | for i in range(len(paras_sym)): 110 | flag,para=tools.utils.fin(paras_sym[i],line) 111 | if flag == True: 112 | paras[i]=para 113 | 114 | #for i in range(len(paras_sym)): 115 | #print(paras_sym[i],paras[i]) 116 | 117 | IPC_nomral=paras[1]/(freq*paras[2]) 118 | Dcache_miss_normal=paras[4]/(paras[3]+paras[4]) 119 | Pred_incorrect_normal=paras[6]/paras[5] 120 | ROB_stall_normal=paras[7]/paras[8] 121 | print() 122 | print("Normal results are:") 123 | print("IPC =",IPC_nomral) 124 | print("Dcache miss rate =",Dcache_miss_normal) 125 | print("Predict incorrect rate =",Pred_incorrect_normal) 126 | #print("ROB stall rate =",ROB_stall_normal) 127 | 128 | return IPC_nomral,Dcache_miss_normal,Pred_incorrect_normal,ROB_stall_normal 129 | 130 | def disp_error(): 131 | def cal_error(a,b): 132 | return abs(a-b)/b 133 | 134 | print() 135 | print("Errors are:") 136 | print("IPC :",cal_error(IPC_sim,IPC_nomral)*100,'%') 137 | print("Dcache miss :",cal_error(Dcache_miss_sim,Dcache_miss_normal)*100,'%') 138 | print("Predict incorrect :",cal_error(Pred_incorrect_sim,Pred_incorrect_normal)*100,'%') 139 | #print("ROB stall:",cal_error(ROB_stall_sim,ROB_stall_normal)*100,'%') 140 | 141 | parser=argparse.ArgumentParser(description="A tool for calculate stats for GEM5") 142 | parser.add_argument("-c","--compare",help="use compare method to calculate error rate", 143 | action="store_true") 144 | parser.add_argument("-r","--reload",help="calculate reload stats", 145 | action="store_true") 146 | parser.add_argument("-n","--normal",help="calculate normal stats", 147 | action="store_true") 148 | args=parser.parse_args() 149 | 150 | if __name__=="__main__": 151 | if args.compare: 152 | IPC_sim,Dcache_miss_sim,Pred_incorrect_sim,ROB_stall_sim=cal_sim() 153 | IPC_nomral,Dcache_miss_normal,Pred_incorrect_normal,ROB_stall_normal=cal_normal() 154 | disp_error() 155 | elif args.reload: 156 | cal_sim() 157 | elif args.normal: 158 | cal_normal() 159 | else: 160 | print("Please use -h to get help.") 161 | -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/data/simpoint/graph500_s_14_e_14/graph500_s_14_e_14_simpoint_file: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | 155 0 2 | 420 1 3 | 197 2 4 | 229 3 5 | 0 4 6 | 144 5 7 | 342 6 8 | 29 7 9 | 368 8 10 | 237 9 11 | 329 10 12 | 436 11 13 | 439 12 14 | 75 13 15 | 327 14 16 | 376 15 17 | 253 16 18 | 142 17 19 | 419 18 20 | 428 19 21 | 161 20 22 | 399 21 23 | 140 22 24 | 302 23 25 | 141 24 26 | -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/data/simpoint/graph500_s_14_e_14/graph500_s_14_e_14_weight_file: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | 0.0340136 0 2 | 0.0385488 1 3 | 0.031746 2 4 | 0.210884 3 5 | 0.00226757 4 6 | 0.00453515 5 7 | 0.015873 6 8 | 0.0793651 7 9 | 0.0272109 8 10 | 0.0249433 9 11 | 0.0181406 10 12 | 0.00907029 11 13 | 0.0839002 12 14 | 0.235828 13 15 | 0.0204082 14 16 | 0.0226757 15 17 | 0.0204082 16 18 | 0.00226757 17 19 | 0.0385488 18 20 | 0.0340136 19 21 | 0.00453515 20 22 | 0.0181406 21 23 | 0.00226757 22 24 | 0.0181406 23 25 | 0.00226757 24 26 | -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/data/stats/normal/config.dot.pdf: -------------------------------------------------------------------------------- https://raw.githubusercontent.com/cry-daniel/Computer-Architecture-Learning/0c384ac88181333788920b76bab387b18136faa0/cal_GEM5_stats/data/stats/normal/config.dot.pdf 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physical id : 0 10 | siblings : 1 11 | core id : 0 12 | cpu cores : 1 13 | fpu : yes 14 | fpu exception : yes 15 | cpuid level : 1 16 | wp : yes 17 | flags : fpu 18 | cache alignment : 128 19 | 20 | -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/data/stats/test/4/fs/proc/stat: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | cpu 0 0 0 0 0 0 0 2 | cpu0 0 0 0 0 0 0 0 3 | -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/data/stats/test/4/fs/sys/devices/system/cpu/online: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | 0-0 -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/data/stats/test/4/fs/sys/devices/system/cpu/possible: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | 0-0 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physical id : 0 10 | siblings : 1 11 | core id : 0 12 | cpu cores : 1 13 | fpu : yes 14 | fpu exception : yes 15 | cpuid level : 1 16 | wp : yes 17 | flags : fpu 18 | cache alignment : 128 19 | 20 | -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/data/stats/test/8/fs/proc/stat: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | cpu 0 0 0 0 0 0 0 2 | cpu0 0 0 0 0 0 0 0 3 | -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/data/stats/test/8/fs/sys/devices/system/cpu/online: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | 0-0 -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/data/stats/test/8/fs/sys/devices/system/cpu/possible: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | 0-0 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-------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/data/stats/test/9/fs/proc/stat: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | cpu 0 0 0 0 0 0 0 2 | cpu0 0 0 0 0 0 0 0 3 | -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/data/stats/test/9/fs/sys/devices/system/cpu/online: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | 0-0 -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/data/stats/test/9/fs/sys/devices/system/cpu/possible: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | 0-0 -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/get_stats.sh: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #!/bin/bash 2 | 3 | # ssh连接的地址，本机跑 Simpoint 则忽略 4 | SSH_ROUTE=stu1@10.184.17.65: 5 | 6 | # 存放 Simpoint 结果的地址，改成自己的 7 | SIM_ROUTE=/home/data/ChenRuiyang/SimPoint.3.2/output/gem5/ 8 | 9 | # 存放 Reload 结果的地址，改成自己的 10 | #RELOAD_ROUTE=/home/data/ChenRuiyang/gem5/m5out/RELOAD 11 | RELOAD_ROUTE=/home/data/ChenRuiyang/gem5/m5out/graph500_s_14_e_14/graph500_s_14_e_14_O3/ 12 | 13 | # 存放 Normal 结果的地址，改成自己的 14 | NORMAL_ROUTE=/home/data/ChenRuiyang/gem5/m5out/graph500_s_14_e_14_normal/* 15 | 16 | rm -r ./data/simpoint/* 17 | rm -r ./data/stats/test/* 18 | rm -r ./data/stats/normal/* 19 | mkdir -p data; 20 | scp -r ${SSH_ROUTE}${SIM_ROUTE}/* ./data/simpoint/ 21 | scp -r ${SSH_ROUTE}${RELOAD_ROUTE}/* ./data/stats/test/ 22 | scp -r ${SSH_ROUTE}${NORMAL_ROUTE} ./data/stats/normal/ -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/tools/configs.py: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | import numpy as np 2 | 3 | stats_name='stats.txt' 4 | start_sym='---------- Begin Simulation Statistics ----------' 5 | freq_sym='sim_freq' 6 | inst_sym='system.switch_cpus.committedInsts' 7 | seconds_sym='sim_seconds ' 8 | dcache_hit_sym='system.cpu.dcache.overall_hits::.switch_cpus.data' 9 | dcache_miss_sym='system.cpu.dcache.overall_misses::.switch_cpus.data' 10 | branch_pred_sym='system.switch_cpus.branchPred.condPredicted' 11 | branch_miss_pred_sym='system.switch_cpus.branchPred.condIncorrect' 12 | ROB_stall_sym='system.switch_cpus.rename.ROBFullEvents' 13 | rename_inst_sym='system.switch_cpus.rename.renamedInsts' 14 | paras_sym=[freq_sym,inst_sym,seconds_sym,dcache_hit_sym,dcache_miss_sym,branch_pred_sym, \ 15 | branch_miss_pred_sym,ROB_stall_sym,rename_inst_sym] 16 | paras=np.zeros(len(paras_sym)) 17 | #freq=inst=ops=dcache_hit=dcache_miss=0 18 | 19 | # normal 的一般不用改 20 | freq_sym_nor='sim_freq' 21 | inst_sym_nor='system.cpu.committedInsts' 22 | seconds_sym_nor='sim_seconds ' 23 | dcache_hit_sym_nor='system.cpu.dcache.overall_hits::.cpu.data' 24 | dcache_miss_sym_nor='system.cpu.dcache.overall_misses::.cpu.data' 25 | branch_pred_sym_nor='system.cpu.branchPred.condPredicted' 26 | branch_miss_pred_sym_nor='system.cpu.branchPred.condIncorrect' 27 | ROB_stall_sym_nor='system.cpu.rename.ROBFullEvents' 28 | rename_inst_sym_nor='system.cpu.rename.renamedInsts' 29 | IPC_nor='system.cpu.ipc' 30 | paras_sym_nor=[freq_sym_nor,inst_sym_nor,seconds_sym_nor,dcache_hit_sym_nor,dcache_miss_sym_nor,branch_pred_sym_nor, \ 31 | branch_miss_pred_sym_nor,ROB_stall_sym_nor,rename_inst_sym_nor] 32 | paras_nor=np.zeros(len(paras_sym_nor)) -------------------------------------------------------------------------------- /cal_GEM5_stats/tools/utils.py: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | from numpy.core.fromnumeric import sort 2 | import numpy as np 3 | 4 | num_list=['0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','.'] 5 | 6 | def isdig(a): #处理小数 7 | if a in num_list: 8 | return True 9 | return False 10 | 11 | def fin(para_sym,line): 12 | flag=False 13 | para=0 14 | if para_sym in line: 15 | line=line.split(para_sym)[1] 16 | temp="" 17 | for element in line: 18 | if isdig(element): 19 | temp+=element 20 | if element=="#": 21 | break 22 | para=float(temp) 23 | flag=True 24 | return flag,para 25 | 26 | def read_weight_file(weight_route,sim_route): 27 | f_w=open(weight_route) 28 | f_s=open(sim_route) 29 | weight=f_w.readlines() 30 | sim=f_s.readlines() 31 | length=len(weight) 32 | wei_sim=np.zeros((length,2)) 33 | for i in range(length): 34 | temp="" 35 | for num in weight[i]: 36 | if isdig(num): 37 | temp+=num 38 | continue 39 | break 40 | wei_sim[i,0]=float(temp) 41 | temp="" 42 | for num in sim[i]: 43 | if isdig(num): 44 | temp+=num 45 | continue 46 | break 47 | wei_sim[i,1]=float(temp) 48 | sorted_wei_sim=sorted(wei_sim,key=lambda x:x[1]) 49 | res=[] 50 | for item in sorted_wei_sim: 51 | res.append(item[0]) 52 | return res 53 | 54 | def num_sort(a): 55 | if str.isdigit(a[0]): 56 | return int(a) 57 | else: 58 | return a 59 | 60 | # if __name__=="__main__": 61 | # print(read_weight_file()) -------------------------------------------------------------------------------- /docs/README.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | ``` 2 | ├─makefile 3 | │ makefile.md 4 | │ 5 | └─python 6 | python.md 7 | ``` -------------------------------------------------------------------------------- /docs/makefile/makefile.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | # Makefile skills 2 | --- 3 | 参考了 https://seisman.github.io/how-to-write-makefile/overview.html 4 | *Copy right by ChenRuiyang* 5 | 6 | --- 7 | 8 | makefile介绍 9 | ============ 10 | 11 | make命令执行时，需要一个makefile文件，以告诉make命令需要怎么样的去编译和链接程序。 12 | 13 | 首先，我们用一个示例来说明makefile的书写规则，以便给大家一个感性认识。这个示例来源于gnu 14 | 的make使用手册，在这个示例中，我们的工程有8个c文件，和3个头文件，我们要写一个makefile来告 15 | 诉make命令如何编译和链接这几个文件。我们的规则是： 16 | 17 | #. 如果这个工程没有编译过，那么我们的所有c文件都要编译并被链接。 18 | #. 如果这个工程的某几个c文件被修改，那么我们只编译被修改的c文件，并链接目标程序。 19 | #. 如果这个工程的头文件被改变了，那么我们需要编译引用了这几个头文件的c文件，并链接目标程序。 20 | 21 | 只要我们的makefile写得够好，所有的这一切，我们只用一个make命令就可以完成，make命令会自动智能 22 | 地根据当前的文件修改的情况来确定哪些文件需要重编译，从而自动编译所需要的文件和链接目标程序。 23 | 24 | makefile的规则 25 | -------------- 26 | 27 | 在讲述这个makefile之前，还是让我们先来粗略地看一看makefile的规则。 28 | 29 | .. code-block:: makefile 30 | 31 | target ... : prerequisites ... 32 | command 33 | ... 34 | ... 35 | 36 | target 37 | 可以是一个object file（目标文件），也可以是一个执行文件，还可以是一个标签（label）。对 38 | 于标签这种特性，在后续的“伪目标”章节中会有叙述。 39 | prerequisites 40 | 生成该target所依赖的文件和/或target 41 | command 42 | 该target要执行的命令（任意的shell命令） 43 | 44 | 这是一个文件的依赖关系，也就是说，target这一个或多个的目标文件依赖于prerequisites中的文件， 45 | 其生成规则定义在command中。说白一点就是说:: 46 | 47 | prerequisites中如果有一个以上的文件比target文件要新的话，command所定义的命令就会被执行。 48 | 49 | 这就是makefile的规则，也就是makefile中最核心的内容。 50 | 51 | 说到底，makefile的东西就是这样一点，好像我的这篇文档也该结束了。呵呵。还不尽然，这是makefile 52 | 的主线和核心，但要写好一个makefile还不够，我会在后面一点一点地结合我的工作经验给你慢慢道来。内 53 | 容还多着呢。:) 54 | 55 | 一个示例 56 | -------- 57 | 58 | 正如前面所说，如果一个工程有3个头文件和8个c文件，为了完成前面所述的那三个规则，我们的makefile 59 | 应该是下面的这个样子的。 60 | 61 | .. code-block:: makefile 62 | 63 | edit : main.o kbd.o command.o display.o \ 64 | insert.o search.o files.o utils.o 65 | cc -o edit main.o kbd.o command.o display.o \ 66 | insert.o search.o files.o utils.o 67 | 68 | main.o : main.c defs.h 69 | cc -c main.c 70 | kbd.o : kbd.c defs.h command.h 71 | cc -c kbd.c 72 | command.o : command.c defs.h command.h 73 | cc -c command.c 74 | display.o : display.c defs.h buffer.h 75 | cc -c display.c 76 | insert.o : insert.c defs.h buffer.h 77 | cc -c insert.c 78 | search.o : search.c defs.h buffer.h 79 | cc -c search.c 80 | files.o : files.c defs.h buffer.h command.h 81 | cc -c files.c 82 | utils.o : utils.c defs.h 83 | cc -c utils.c 84 | clean : 85 | rm edit main.o kbd.o command.o display.o \ 86 | insert.o search.o files.o utils.o 87 | 88 | 反斜杠（ ``\`` ）是换行符的意思。这样比较便于makefile的阅读。我们可以把这个内容保存在名字 89 | 为“makefile”或“Makefile”的文件中，然后在该目录下直接输入命令 ``make`` 就可以生成执行文 90 | 件edit。如果要删除执行文件和所有的中间目标文件，那么，只要简单地执行一下 ``make clean`` 就 91 | 可以了。 92 | 93 | 在这个makefile中，目标文件（target）包含：执行文件edit和中间目标文件（ ``*.o`` ），依赖文 94 | 件（prerequisites）就是冒号后面的那些 ``.c`` 文件和 ``.h`` 文件。每一个 ``.o`` 文件都有 95 | 一组依赖文件，而这些 ``.o`` 文件又是执行文件 ``edit`` 的依赖文件。依赖关系的实质就是说明了目 96 | 标文件是由哪些文件生成的，换言之，目标文件是哪些文件更新的。 97 | 98 | 在定义好依赖关系后，后续的那一行定义了如何生成目标文件的操作系统命令，一定要以一个 ``Tab`` 键 99 | 作为开头。记住，make并不管命令是怎么工作的，他只管执行所定义的命令。make会比较targets文件 100 | 和prerequisites文件的修改日期，如果prerequisites文件的日期要比targets文件的日期要新，或 101 | 者target不存在的话，那么，make就会执行后续定义的命令。 102 | 103 | 这里要说明一点的是， ``clean`` 不是一个文件，它只不过是一个动作名字，有点像c语言中的label一 104 | 样，其冒号后什么也没有，那么，make就不会自动去找它的依赖性，也就不会自动执行其后所定义的命令。 105 | 要执行其后的命令，就要在make命令后明显得指出这个label的名字。这样的方法非常有用，我们可以在一 106 | 个makefile中定义不用的编译或是和编译无关的命令，比如程序的打包，程序的备份，等等。 107 | 108 | make是如何工作的 109 | ---------------- 110 | 111 | 在默认的方式下，也就是我们只输入 ``make`` 命令。那么， 112 | 113 | #. make会在当前目录下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件。 114 | #. 如果找到，它会找文件中的第一个目标文件（target），在上面的例子中，他会找到“edit”这个 115 | 文件，并把这个文件作为最终的目标文件。 116 | #. 如果edit文件不存在，或是edit所依赖的后面的 ``.o`` 文件的文件修改时间要比 ``edit`` 这个 117 | 文件新，那么，他就会执行后面所定义的命令来生成 ``edit`` 这个文件。 118 | #. 如果 ``edit`` 所依赖的 ``.o`` 文件也不存在，那么make会在当前文件中找目标为 ``.o`` 文件 119 | 的依赖性，如果找到则再根据那一个规则生成 ``.o`` 文件。（这有点像一个堆栈的过程） 120 | #. 当然，你的C文件和H文件是存在的啦，于是make会生成 ``.o`` 文件，然后再用 ``.o`` 文件生 121 | 成make的终极任务，也就是执行文件 ``edit`` 了。 122 | 123 | 这就是整个make的依赖性，make会一层又一层地去找文件的依赖关系，直到最终编译出第一个目标文件。在 124 | 找寻的过程中，如果出现错误，比如最后被依赖的文件找不到，那么make就会直接退出，并报错，而对于所 125 | 定义的命令的错误，或是编译不成功，make根本不理。make只管文件的依赖性，即，如果在我找了依赖关系 126 | 之后，冒号后面的文件还是不在，那么对不起，我就不工作啦。 127 | 128 | 通过上述分析，我们知道，像clean这种，没有被第一个目标文件直接或间接关联，那么它后面所定义的命 129 | 令将不会被自动执行，不过，我们可以显示要make执行。即命令—— ``make clean`` ，以此来清除所有 130 | 的目标文件，以便重编译。 131 | 132 | 于是在我们编程中，如果这个工程已被编译过了，当我们修改了其中一个源文件，比如 ``file.c`` ， 133 | 那么根据我们的依赖性，我们的目标 ``file.o`` 会被重编译（也就是在这个依性关系后面所定义的命令）， 134 | 于是 ``file.o`` 的文件也是最新的啦，于是 ``file.o`` 的文件修改时间要比 ``edit`` 要新，所 135 | 以 ``edit`` 也会被重新链接了（详见 ``edit`` 目标文件后定义的命令）。 136 | 137 | 而如果我们改变了 ``command.h`` ，那么， ``kdb.o`` 、 ``command.o`` 和 ``files.o`` 都 138 | 会被重编译，并且， ``edit`` 会被重链接。 139 | 140 | makefile中使用变量 141 | ------------------ 142 | 143 | 在上面的例子中，先让我们看看edit的规则： 144 | 145 | .. code-block:: makefile 146 | 147 | edit : main.o kbd.o command.o display.o \ 148 | insert.o search.o files.o utils.o 149 | cc -o edit main.o kbd.o command.o display.o \ 150 | insert.o search.o files.o utils.o 151 | 152 | 我们可以看到 ``.o`` 文件的字符串被重复了两次，如果我们的工程需要加入一个新的 ``.o`` 文件， 153 | 那么我们需要在两个地方加（应该是三个地方，还有一个地方在clean中）。当然，我们的makefile并不复 154 | 杂，所以在两个地方加也不累，但如果makefile变得复杂，那么我们就有可能会忘掉一个需要加入的地方， 155 | 而导致编译失败。所以，为了makefile的易维护，在makefile中我们可以使用变量。makefile的变量也 156 | 就是一个字符串，理解成C语言中的宏可能会更好。 157 | 158 | 比如，我们声明一个变量，叫 ``objects`` ， ``OBJECTS`` ， ``objs`` ， ``OBJS`` ， 159 | ``obj`` 或是 ``OBJ`` ，反正不管什么啦，只要能够表示obj文件就行了。我们在makefile一开始就 160 | 这样定义： 161 | 162 | .. code-block:: makefile 163 | 164 | objects = main.o kbd.o command.o display.o \ 165 | insert.o search.o files.o utils.o 166 | 167 | 于是，我们就可以很方便地在我们的makefile中以 ``$(objects)`` 的方式来使用这个变量了，于是 168 | 我们的改良版makefile就变成下面这个样子： 169 | 170 | .. code-block:: makefile 171 | 172 | objects = main.o kbd.o command.o display.o \ 173 | insert.o search.o files.o utils.o 174 | 175 | edit : $(objects) 176 | cc -o edit $(objects) 177 | main.o : main.c defs.h 178 | cc -c main.c 179 | kbd.o : kbd.c defs.h command.h 180 | cc -c kbd.c 181 | command.o : command.c defs.h command.h 182 | cc -c command.c 183 | display.o : display.c defs.h buffer.h 184 | cc -c display.c 185 | insert.o : insert.c defs.h buffer.h 186 | cc -c insert.c 187 | search.o : search.c defs.h buffer.h 188 | cc -c search.c 189 | files.o : files.c defs.h buffer.h command.h 190 | cc -c files.c 191 | utils.o : utils.c defs.h 192 | cc -c utils.c 193 | clean : 194 | rm edit $(objects) 195 | 196 | 于是如果有新的 ``.o`` 文件加入，我们只需简单地修改一下 ``objects`` 变量就可以了。 197 | 198 | 关于变量更多的话题，我会在后续给你一一道来。 199 | 200 | 让make自动推导 201 | -------------- 202 | 203 | GNU的make很强大，它可以自动推导文件以及文件依赖关系后面的命令，于是我们就没必要去在每一个 204 | ``.o`` 文件后都写上类似的命令，因为，我们的make会自动识别，并自己推导命令。 205 | 206 | 只要make看到一个 ``.o`` 文件，它就会自动的把 ``.c`` 文件加在依赖关系中，如果make找到一个 207 | ``whatever.o`` ，那么 ``whatever.c`` 就会是 ``whatever.o`` 的依赖文件。并且 208 | ``cc -c whatever.c`` 也会被推导出来，于是，我们的makefile再也不用写得这么复杂。我们的 209 | 新makefile又出炉了。 210 | 211 | .. code-block:: makefile 212 | 213 | objects = main.o kbd.o command.o display.o \ 214 | insert.o search.o files.o utils.o 215 | 216 | edit : $(objects) 217 | cc -o edit $(objects) 218 | 219 | main.o : defs.h 220 | kbd.o : defs.h command.h 221 | command.o : defs.h command.h 222 | display.o : defs.h buffer.h 223 | insert.o : defs.h buffer.h 224 | search.o : defs.h buffer.h 225 | files.o : defs.h buffer.h command.h 226 | utils.o : defs.h 227 | 228 | .PHONY : clean 229 | clean : 230 | rm edit $(objects) 231 | 232 | 这种方法，也就是make的“隐晦规则”。上面文件内容中， ``.PHONY`` 表示 ``clean`` 是个伪目标 233 | 文件。 234 | 235 | 关于更为详细的“隐晦规则”和“伪目标文件”，我会在后续给你一一道来。 236 | 237 | 另类风格的makefiles 238 | ------------------- 239 | 240 | 既然我们的make可以自动推导命令，那么我看到那堆 ``.o`` 和 ``.h`` 的依赖就有点不爽，那么多的 241 | 重复的 ``.h`` ，能不能把其收拢起来，好吧，没有问题，这个对于make来说很容易，谁叫它提供了自动 242 | 推导命令和文件的功能呢？来看看最新风格的makefile吧。 243 | 244 | .. code-block:: makefile 245 | 246 | objects = main.o kbd.o command.o display.o \ 247 | insert.o search.o files.o utils.o 248 | 249 | edit : $(objects) 250 | cc -o edit $(objects) 251 | 252 | $(objects) : defs.h 253 | kbd.o command.o files.o : command.h 254 | display.o insert.o search.o files.o : buffer.h 255 | 256 | .PHONY : clean 257 | clean : 258 | rm edit $(objects) 259 | 260 | 这种风格，让我们的makefile变得很简单，但我们的文件依赖关系就显得有点凌乱了。鱼和熊掌不可兼得。 261 | 还看你的喜好了。我是不喜欢这种风格的，一是文件的依赖关系看不清楚，二是如果文件一多，要加入几个 262 | 新的 ``.o`` 文件，那就理不清楚了。 263 | 264 | 清空目标文件的规则 265 | ------------------ 266 | 267 | 每个Makefile中都应该写一个清空目标文件（ ``.o`` 和执行文件）的规则，这不仅便于重编译，也很 268 | 利于保持文件的清洁。这是一个“修养”（呵呵，还记得我的《编程修养》吗）。一般的风格都是： 269 | 270 | .. code-block:: makefile 271 | 272 | clean: 273 | rm edit $(objects) 274 | 275 | 更为稳健的做法是： 276 | 277 | .. code-block:: makefile 278 | 279 | .PHONY : clean 280 | clean : 281 | -rm edit $(objects) 282 | 283 | 前面说过， ``.PHONY`` 表示 ``clean`` 是一个“伪目标”。而在 ``rm`` 命令前面加了一个小减号的 284 | 意思就是，也许某些文件出现问题，但不要管，继续做后面的事。当然， ``clean`` 的规则不要放在文件 285 | 的开头，不然，这就会变成make的默认目标，相信谁也不愿意这样。不成文的规矩是——“clean从来都是放 286 | 在文件的最后”。 287 | 288 | 上面就是一个makefile的概貌，也是makefile的基础，下面还有很多makefile的相关细节，准备好了 289 | 吗？准备好了就来。 290 | 291 | Makefile里有什么？ 292 | ------------------ 293 | 294 | Makefile里主要包含了五个东西：显式规则、隐晦规则、变量定义、文件指示和注释。 295 | 296 | #. 显式规则。显式规则说明了如何生成一个或多个目标文件。这是由Makefile的书写者明显指出要生成的 297 | 文件、文件的依赖文件和生成的命令。 298 | #. 隐晦规则。由于我们的make有自动推导的功能，所以隐晦的规则可以让我们比较简略地书写 299 | Makefile，这是由make所支持的。 300 | #. 变量的定义。在Makefile中我们要定义一系列的变量，变量一般都是字符串，这个有点像你C语言中的 301 | 宏，当Makefile被执行时，其中的变量都会被扩展到相应的引用位置上。 302 | #. 文件指示。其包括了三个部分，一个是在一个Makefile中引用另一个Makefile，就像C语言中 303 | 的include一样；另一个是指根据某些情况指定Makefile中的有效部分，就像C语言中的预编译#if一 304 | 样；还有就是定义一个多行的命令。有关这一部分的内容，我会在后续的部分中讲述。 305 | #. 注释。Makefile中只有行注释，和UNIX的Shell脚本一样，其注释是用 ``#`` 字符，这个就 306 | 像C/C++中的 ``//`` 一样。如果你要在你的Makefile中使用 ``#`` 字符，可以用反斜杠进行 307 | 转义，如： ``\#`` 。 308 | 309 | 最后，还值得一提的是，在Makefile中的命令，必须要以 ``Tab`` 键开始。 310 | 311 | Makefile的文件名 312 | ---------------- 313 | 314 | 默认的情况下，make命令会在当前目录下按顺序找寻文件名为“GNUmakefile”、 315 | “makefile”、“Makefile”的文件，找到了解释这个文件。在这三个文件名中，最好使用“Makefile” 316 | 这个文件名，因为，这个文件名第一个字符为大写，这样有一种显目的感觉。最好不要用“GNUmakefile”， 317 | 这个文件是GNU的make识别的。有另外一些make只对全小写的“makefile”文件名敏感，但是基本上来说， 318 | 大多数的make都支持“makefile”和“Makefile”这两种默认文件名。 319 | 320 | 当然，你可以使用别的文件名来书写Makefile，比如：“Make.Linux”，“Make.Solaris” 321 | ，“Make.AIX”等，如果要指定特定的Makefile，你可以使用make的 ``-f`` 和 ``--file`` 参数， 322 | 如： ``make -f Make.Linux`` 或 ``make --file Make.AIX`` 。 323 | 324 | 引用其它的Makefile 325 | ------------------ 326 | 327 | 在Makefile使用 ``include`` 关键字可以把别的Makefile包含进来，这很像C语言的 328 | ``#include`` ，被包含的文件会原模原样的放在当前文件的包含位置。 ``include`` 的语法是： 329 | 330 | .. code-block:: makefile 331 | 332 | include 333 | 334 | ``filename`` 可以是当前操作系统Shell的文件模式（可以包含路径和通配符）。 335 | 336 | 在 ``include`` 前面可以有一些空字符，但是绝不能是 ``Tab`` 键开始。 ``include`` 和 337 | ```` 可以用一个或多个空格隔开。举个例子，你有这样几个Makefile： ``a.mk`` 、 338 | ``b.mk`` 、 ``c.mk`` ，还有一个文件叫 ``foo.make`` ，以及一个变量 ``$(bar)`` ，其包含 339 | 了 ``e.mk`` 和 ``f.mk`` ，那么，下面的语句： 340 | 341 | .. code-block:: makefile 342 | 343 | include foo.make *.mk $(bar) 344 | 345 | 等价于： 346 | 347 | .. code-block:: makefile 348 | 349 | include foo.make a.mk b.mk c.mk e.mk f.mk 350 | 351 | make命令开始时，会找寻 ``include`` 所指出的其它Makefile，并把其内容安置在当前的位置。就好 352 | 像C/C++的 ``#include`` 指令一样。如果文件都没有指定绝对路径或是相对路径的话，make会在当前目 353 | 录下首先寻找，如果当前目录下没有找到，那么，make还会在下面的几个目录下找： 354 | 355 | #. 如果make执行时，有 ``-I`` 或 ``--include-dir`` 参数，那么make就会在这个参数所指定的目 356 | 录下去寻找。 357 | #. 如果目录 ``/include`` （一般是： ``/usr/local/bin`` 或 358 | ``/usr/include`` ）存在的话，make也会去找。 359 | 360 | 如果有文件没有找到的话，make会生成一条警告信息，但不会马上出现致命错误。它会继续载入其它的 361 | 文件，一旦完成makefile的读取，make会再重试这些没有找到，或是不能读取的文件，如果还是 362 | 不行，make才会出现一条致命信息。如果你想让make不理那些无法读取的文件，而继续执行，你可以 363 | 在include前加一个减号“-”。如： 364 | 365 | .. code-block:: makefile 366 | 367 | -include 368 | 369 | 其表示，无论include过程中出现什么错误，都不要报错继续执行。和其它版本make兼容的相关命令 370 | 是sinclude，其作用和这一个是一样的。 371 | 372 | 环境变量MAKEFILES 373 | ----------------- 374 | 375 | 如果你的当前环境中定义了环境变量 ``MAKEFILES`` ，那么，make会把这个变量中的值做一个类似于 376 | ``include`` 的动作。这个变量中的值是其它的Makefile，用空格分隔。只是，它和 ``include`` 不 377 | 同的是，从这个环境变量中引入的Makefile的“目标”不会起作用，如果环境变量中定义的文件发现 378 | 错误，make也会不理。 379 | 380 | 但是在这里我还是建议不要使用这个环境变量，因为只要这个变量一被定义，那么当你使用make时， 381 | 所有的Makefile都会受到它的影响，这绝不是你想看到的。在这里提这个事，只是为了告诉大家，也许 382 | 有时候你的Makefile出现了怪事，那么你可以看看当前环境中有没有定义这个变量。 383 | 384 | make的工作方式 385 | -------------- 386 | 387 | GNU的make工作时的执行步骤如下：（想来其它的make也是类似） 388 | 389 | #. 读入所有的Makefile。 390 | #. 读入被include的其它Makefile。 391 | #. 初始化文件中的变量。 392 | #. 推导隐晦规则，并分析所有规则。 393 | #. 为所有的目标文件创建依赖关系链。 394 | #. 根据依赖关系，决定哪些目标要重新生成。 395 | #. 执行生成命令。 396 | 397 | 1-5步为第一个阶段，6-7为第二个阶段。第一个阶段中，如果定义的变量被使用了，那么，make会把其展 398 | 开在使用的位置。但make并不会完全马上展开，make使用的是拖延战术，如果变量出现在依赖关系的规则 399 | 中，那么仅当这条依赖被决定要使用了，变量才会在其内部展开。 400 | 401 | 当然，这个工作方式你不一定要清楚，但是知道这个方式你也会对make更为熟悉。有了这个基础，后续部分 402 | 也就容易看懂了。 -------------------------------------------------------------------------------- /docs/python/python.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #Python Tricks 2 | --- 3 | 4 | *Copy right by ChenRuiyang* 5 | 6 | --- 7 | 8 | ##一些优雅的写法 9 | + 添加 utils.py, config.py，其中 utils.py 写一些功能性的函数，configs.py 写一些常用参数. 需要里面的函数就 import utils,config. 如果引用 utils.py 或者 config.py 的 python 文件和他们在同一文件夹下，就不需要任何操作，否则需要加如下语句： 10 | ```python 11 | import sys 12 | sys.path.append('path_to_utils_or_config') 13 | ``` 14 | 举个例子，如果他们在上一级文件夹中，则可以这么写 15 | ```python 16 | import sys 17 | sys.path.append('..') 18 | ``` 19 | + `if __name__ == "__main__":` 20 | 上面的语句可以做到只有在运行自己时才执行if语句，如果是被其他 python 文件调用，则 if 语句将被忽略. 21 | 这是因为__name__是文件的一个属性，如果是被其他 python 文件调用，__name__将会变成其他，可以 print 一下看看是什么. 22 | + ```python 23 | from tqdm import tqdm 24 | for i in tqdm(range(1,10005)) 25 | ``` 26 | tqdm 可以给循环加进度条，很好用. 27 | + ```python 28 | dataPath=config.dataPath 29 | for root, dirs, files in os.walk(dataPath): 30 | for file in tqdm(files): 31 | filePath=os.path.join(root, file) 32 | ``` 33 | 遍历文件的写法，注意第二个 for 循环的 root 并不是第一个 for 循环的 root，而是对应 file in files 中每一个 file 的 root. 34 | + numpy保存读取的格式，举几个例子 35 | ```python 36 | import numpy as np 37 | np.savetxt(r'../data/x1.txt',x[1],fmt='%s',newline='\n') 38 | np.save(r'../data/x1.npy',x[1]) 39 | x1=np.load('../data/x1.npy') 40 | x2=np.load('../data/x1.txt') 41 | ``` 42 | + 对矩阵的行列哪个在前哪个在后傻傻分不清，对np.size不会用，看看下面的输出结果就懂了： 43 | ```python 44 | test=[[1,3,4,2], 45 | [2,1,4,3], 46 | [3,2,4,4], 47 | [4,1,1,2]] 48 | 49 | print(test[0][2]) 50 | print(np.size(test),np.size(test,1),np.size(test,0)) 51 | ``` -------------------------------------------------------------------------------- /paper/GEM5_tutorial/ASPLOS2017_gem5_tutorial.pdf: -------------------------------------------------------------------------------- https://raw.githubusercontent.com/cry-daniel/Computer-Architecture-Learning/0c384ac88181333788920b76bab387b18136faa0/paper/GEM5_tutorial/ASPLOS2017_gem5_tutorial.pdf -------------------------------------------------------------------------------- /paper/GEM5_tutorial/MB2020-HiPEAC_20201-gem5-sve-hands-on.pdf: -------------------------------------------------------------------------------- https://raw.githubusercontent.com/cry-daniel/Computer-Architecture-Learning/0c384ac88181333788920b76bab387b18136faa0/paper/GEM5_tutorial/MB2020-HiPEAC_20201-gem5-sve-hands-on.pdf -------------------------------------------------------------------------------- /paper/GEM5_tutorial/gem5_tutorial.pdf: -------------------------------------------------------------------------------- https://raw.githubusercontent.com/cry-daniel/Computer-Architecture-Learning/0c384ac88181333788920b76bab387b18136faa0/paper/GEM5_tutorial/gem5_tutorial.pdf -------------------------------------------------------------------------------- /paper/README.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | ``` 2 | ├─GEM5_tutorial 3 | │ ASPLOS2017_gem5_tutorial.pdf 4 | │ gem5_tutorial.pdf 5 | │ MB2020-HiPEAC_20201-gem5-sve-hands-on.pdf 6 | │ 7 | └─misc 8 | Continuous_Runahead.md 9 | Continus_Runahead_MICRO.pdf 10 | The_Accelerator_Wall_HPCA.pdf 11 | ``` 12 | 13 | -------------------------------------------------------------------------------- /paper/misc/Continuous_Runahead.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | # Continus Runahead: Transparent Hardware Acceleration for Memory Intensive Workloads 2 | 3 | ## 为什么写这篇文章（背景） 4 | + 即使采用 Runahead ，程序执行时间仍有一半是从主存中取数据. 5 | + 发现 Runahead 的准确性很高，但覆盖率不太行（13%） 6 | + 于是作者研究了为什么覆盖率不高，发现： 7 | + Run ahead intervals are short 8 | + Limit by the duration of each full-window stall 9 | + 作者基于此提出了目标：要做到更好的 Runahead prefetch data ，增加覆盖率，以此减少 stall ，进而提升程序执行效率. 10 | 11 | ## 本文的创新点 12 | + 提出了 interval length 限制了 performance. 13 | + 提出了一种 low-cost , high-efficiency 的实现方案（即 Continuous Runahead），该实现方案基于两个关键的 ideal： 14 | + most critical dependence chain can be dynamically identified with low cost as ***run time*** 15 | + critical dependence chain can be repeatedly executed with CRE(Continuous Runahead Engine) 16 | + CRE 在 memory controller 并且只占用 2% 的空间 （4核） 17 | 18 | ## Runahead 的思路 19 | $$ 20 | Continuous \ Runahead \ Instruction \ Supply \\ 21 | \downarrow \\ 22 | Continuous \ Runahead \ Hardware \\ 23 | \downarrow \\ 24 | Continuous \ Runahead \ Control 25 | $$ 26 | ### Continuous Runahead Instruction Supply 27 | + 原理本质上就是一句话：在 runahead 中，最应该被预取的数据是导致 pipeline stall 最频繁的数据. 28 | + 基于上述原理，为了实现数据预取，这里引入了 dependence chain ，也就是将数据依赖写成链的形式，这样是为了方便后面 continuously execute. 29 | + 现在问题变成了怎么找 dependence chain 以及找几个 dependence chain. 30 | + 怎么找 dependence chain 作者提出了3个可能的策略: 31 | 1. PC-based Policy 32 | 2. Maximum-Misses Policy 33 | 3. Stall Policy 34 | 这三个策略本质上是递进的，结果见 Figure 5，最后的结论是 Stall Policy 最好. 35 | 此外还有一个结论是不一定要存下所有的 PCs ，90%的 full-window stall 是由20%的 operations 造成的（数据见 Figure 6），只存下那20%可以在几乎不影响性能的情况下节省存储的开销. 36 | + 作者在实验后发现1个 dependence chain 在大多数情况就够用了，甚至有的情况比多的性能还好，详见 Figure 7. 37 | 38 | ### Continuous Runahead Engine 39 | + 在有了 dependence chain 之后，还需要 continuously execute ，即需要执行的硬件. 40 | + 硬件一开始挑的是 SMT thread contexts 或 idle core(空闲的)，但发现太浪费了，一是不怎么需要 register file，二是只有整型操作，用不到浮点和向量单元. 41 | + 于是就在 memory controller 设计了 CRE(Continuous Runahead Engine) 42 | + CRE 的流程： 43 | + track 32 PCs that have caused the most full-window stall 44 | + if processor is in a memory-intensive phase, begin a dependence chain generation 45 | 46 | ### Continuous Runahead Control 47 | + 不能无期限执行或执行一个 interval 过久，也就意味着要经常替换 48 | + CRE update interval: the time between dependence chain updates from the core 49 | + 发现选 100k 是个较为合适的策略 50 | 51 | ### 其他 52 | + 仿真器：Multi2Sim 53 | + 配置 54 | + 实验结果 55 | + 多核扩展 56 | 57 | ### 总结 58 | + Continuous Runahead 本质上是通过 CRE 不间断的执行 dependence chain， dependence chain 每过一定的 CRE update interval 就要进行更换，这是因为要适应不同的程序片段. 59 | + 低能耗、高效率、可在 run time 发掘(最重要的) dependence chain. 60 | + dependence chain 可被重复执行并通过 CRE 控制，性能较之前有极大的提升. -------------------------------------------------------------------------------- /paper/misc/Continus_Runahead_MICRO.pdf: -------------------------------------------------------------------------------- https://raw.githubusercontent.com/cry-daniel/Computer-Architecture-Learning/0c384ac88181333788920b76bab387b18136faa0/paper/misc/Continus_Runahead_MICRO.pdf -------------------------------------------------------------------------------- /paper/misc/The_Accelerator_Wall_HPCA.pdf: -------------------------------------------------------------------------------- https://raw.githubusercontent.com/cry-daniel/Computer-Architecture-Learning/0c384ac88181333788920b76bab387b18136faa0/paper/misc/The_Accelerator_Wall_HPCA.pdf -------------------------------------------------------------------------------- /report/README.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | ``` 2 | ├─gem5 3 | │ apl_test_report_spmv.md 4 | │ doc_zhanglucheng_Full_System实验记录.md 5 | │ gem5_arm_time_test.md 6 | │ gem5_checkpoint.md 7 | │ gem5_checkpoint_test.md 8 | │ gem5_FS_arm_linux.md 9 | │ 10 | ├─Simpoint 11 | │ Simpoint_record.md 12 | │ Simpoint_record.pdf 13 | │ 14 | └─Testbench 15 | GAP.md 16 | Graph500.md 17 | SPEC17_and_Simpoint.md 18 | ``` 19 | 20 | -------------------------------------------------------------------------------- /report/Simpoint/Simpoint_record.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | # Simpoint 实验记录 2 | 3 | ## 采用不同聚类数对结果的影响 4 | 5 | ### 聚类数为4 （MAX=5） 6 | + 实验配置如下： 7 | ``` 8 | # 这里normal的配置和使用O3重载checkpoint时的配置一样 9 | build/ARM/gem5.fast --outdir=${SE_OUT_DIR_NORMAL} \ 10 | configs/example/se.py \ 11 | --cpu-type O3_ARM_v7a_3 \ 12 | --cpu-clock 2.5GHz \ 13 | --num-cpu 1 \ 14 | --caches --l2cache --l1i_size 64kB --l1d_size 32kB --l2_size 1MB \ 15 | --l1i_assoc 8 --l1d_assoc 8 --l2_assoc 16 --cacheline_size 128 \ 16 | --mem-type DDR3_2133_8x8 --mem-size 16GB 17 | ``` 18 | + 此时的权重为： 19 | |聚类簇序号 |权重（已归一化） | 20 | |- |- | 21 | |0 |0.345946 | 22 | |1 |0.0378378 | 23 | |2 |0.318919 | 24 | |3 |0.297297 | 25 | 可以发现，此时存在三个权重较大的聚类簇，而剩下一个聚类簇的权重相比可以忽略不计. 26 | + 对此分类结果进行模拟，结果如下： 27 | |参数 |正常运行的结果 |Simpoint的结果 |误差(%) | 28 | |- |- |- |- | 29 | |IPC |1.676 |1.336 |20.24 | 30 | |Dcache miss rate (%) |6.462 |5.881 |9.00 | 31 | |Mispredict rate (%) |1.664 |3.266 |96.27 | 32 | |ROB stall rate (%) |0.0029|0.0019 |34.36 | 33 | 发现当聚类簇总数过小时会存在相当大的误差，可能的原因如下： 34 | + 设置的 interval length 不够长，之前设置的 `interval length = 1e7` 可能无法较好的模拟一个较长的代码段 35 | + 可能有不止三个主要的代码段，设置聚类数过少就较为片面 36 | 37 | ### 聚类数为28 （MAX=30） 38 | + 实验配置如下： 39 | ``` 40 | # 这里normal的配置和使用O3重载checkpoint时的配置一样 41 | build/ARM/gem5.fast --outdir=${SE_OUT_DIR_NORMAL} \ 42 | configs/example/se.py \ 43 | --cpu-type O3_ARM_v7a_3 \ 44 | --cpu-clock 2.5GHz \ 45 | --num-cpu 1 \ 46 | --caches --l2cache --l1i_size 64kB --l1d_size 32kB --l2_size 1MB \ 47 | --l1i_assoc 8 --l1d_assoc 8 --l2_assoc 16 --cacheline_size 128 \ 48 | --mem-type DDR3_2133_8x8 --mem-size 16GB 49 | ``` 50 | + 此时的权重为（只标出了权重大于0.05的项）： 51 | 52 | |聚类簇序号 |权重（已归一化） | 53 | |- |- | 54 | |...|... | 55 | |3 |0.108106 | 56 | |4 |0.0972973 | 57 | |...|... | 58 | |11 |0.145946 | 59 | |...|... | 60 | |17 |0.0648649 | 61 | |...|... | 62 | |24 |0.0594595 | 63 | |...|... | 64 | 可以发现，此时不存在权重特别大的聚类簇，但相比而言较大的有三个聚类簇（近似大于等于0.1），其他结果都比较平均. 65 | + 对此分类结果进行模拟，结果如下： 66 | |参数 |正常运行的结果 |Simpoint的结果 |误差(%) | 67 | |- |- |- |- | 68 | |IPC |1.676 |1.687 |0.71 | 69 | |Dcache miss rate (%) |6.462 |6.452 |0.16 | 70 | |Mispredict rate (%) |1.664 |1.694 |1.80 | 71 | |ROB stall rate (%) |0.0029|0.0030 |4.52 | 72 | 发现当聚类簇较多时，误差被控制在一个合理的范围内. 73 | + 接下来考虑**只算权重大于0.05的聚类簇(共五个)**，结果如下： 74 | |参数 |正常运行的结果 |Simpoint的结果 |误差(%) | 75 | |- |- |- |- | 76 | |IPC |1.676 |1.712 |2.17 | 77 | |Dcache miss rate (%) |6.462 |6.405 |0.88 | 78 | |Mispredict rate (%) |1.664 |1.436 |13.69 | 79 | |ROB stall rate (%) |0.0029|0.0042 |43.58 | 80 | 发现结果相较于之前全部都算的误差变大，部分误差甚至超过 10% ，所以还是要全部 checkpoint 都算为好. 81 | ### 结论 82 | + 综上所述，在 GEM5 里使用 Simpoint 是具有相当合理性的，但是如果要取典型的片段进行模拟，合理的措施还是尝试减小聚类个数以及增大 interval length. 83 | + 后来又尝试了减少聚类总数但增加 interval length 的策略，但是准确率依然不够，详见下表： 84 | ``` 85 | Simpoint results are: 86 | IPC = 1.6541297322928858 87 | Dcache miss rate = 0.05404827342566031 88 | Predict incorrect rate = 0.020100357727433814 89 | ROB stall rate = 2.463187811511429e-05 90 | 91 | Normal results are: 92 | IPC = 1.667545945165815 93 | Dcache miss rate = 0.06463431515940303 94 | Predict incorrect rate = 0.01663909859660678 95 | ROB stall rate = 2.86616936490782e-05 96 | 97 | Errors are: 98 | IPC : 0.8045483191526154 % 99 | Dcache miss : 16.37836141318294 % 100 | Predict incorrect : 20.801962983336676 % 101 | ROB stall: 14.059935129107476 % 102 | ``` 103 | 104 | ## 在重载checkpoint时更改参数对实验结果的影响 105 | ### 更改CPU类型以及主频 106 | + 将CPU类型从 O3_ARM_v7a_3 更改为 DerivO3CPU，将主频从 2.5GHz 调整为 1GHz. 107 | + 实验结果如下： 108 | |参数 |正常运行的结果 |Simpoint的结果 |误差(%) | 109 | |- |- |- |- | 110 | |IPC |1.906 |1.924 |0.94 | 111 | |Dcache miss rate (%) |7.170 |7.192 |0.32 | 112 | |Mispredict rate (%) |1.844 |1.798 |2.51 | 113 | |ROB stall rate (%) |0.0007|0.0005 |20.27 | 114 | 115 | ### 更改cache参数 116 | + 将 cache 参数从 117 | `-caches --l2cache --l1i_size 64kB --l1d_size 32kB --l2_size 1MB --l1i_assoc 8 --l1d_assoc 8 --l2_assoc 16 --cacheline_size 128` 118 | 调整到 119 | `--caches --l2cache --l1i_size 32kB --l1d_size 16kB --l2_size 512kB --l1i_assoc 1 --l1d_assoc 1 --l2_assoc 1 --cacheline_size 128` 120 | + 实验结果如下： 121 | |参数 |正常运行的结果 |Simpoint的结果 |误差(%) | 122 | |- |- |- |- | 123 | |IPC |1.535 |1.493 |2.74 | 124 | |Dcache miss rate (%) |9.759 |9.790 |0.31 | 125 | |Mispredict rate (%) |1.685 |1.717 |1.89 | 126 | |ROB stall rate (%) |0.0057|0.0061 |8.07 | 127 | 128 | ### 更改mem类型 129 | + 将 mem 参数从 DDR3_2133_8x8 调整为 DDR4_2400_16x4 130 | + 实验结果如下： 131 | |参数 |正常运行的结果 |Simpoint的结果 |误差(%) | 132 | |- |- |- |- | 133 | |IPC |1.668 |1.677 |0.58 | 134 | |Dcache miss rate (%) |6.463 |6.453 |0.16 | 135 | |Mispredict rate (%) |1.664 |1.694 |1.78 | 136 | |ROB stall rate (%) |0.0028|0.0031 |9.67 | 137 | 138 | ### 结论 139 | 140 | + 在重载时更改 CPU,cache 以及 mem 的参数对除了 ROB stall 外的实验结果都没有特别大的影响，ROB stall 受影响大主要是因为 Stall 次数太少了，所以较少的浮动在误差上会体现的比较大，但是从总的 ROB stall rate 来看绝对误差都在 0.001% 内，还是可以接受的. -------------------------------------------------------------------------------- /report/Simpoint/Simpoint_record.pdf: -------------------------------------------------------------------------------- https://raw.githubusercontent.com/cry-daniel/Computer-Architecture-Learning/0c384ac88181333788920b76bab387b18136faa0/report/Simpoint/Simpoint_record.pdf -------------------------------------------------------------------------------- /report/Testbench/GAP.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | # GAP 2 | 3 | ## 简介 4 | + GAP 基准套件旨在通过标准化评估来帮助图形处理研究。图形处理评估之间的差异越小，就越容易比较不同的研究工作和量化改进。该基准测试不仅指定了图内核、输入图和评估方法，而且还提供了优化的基线实现（此 repo）。这些基线实现代表了最先进的性能，因此新的贡献应该优于它们以证明改进。 5 | 6 | ## Kernels Included 7 | + Breadth-First Search (BFS) - direction optimizing 8 | + Single-Source Shortest Paths (SSSP) - delta stepping 9 | + PageRank (PR) - iterative method in pull direction 10 | + Connected Components (CC) - Afforest & Shiloach-Vishkin 11 | 求一个图的联通分支 12 | + Betweenness Centrality (BC) - Brandes 13 | 如果最短路中的很多条都经过某个节点，那么这个节点的 BC 就高，计算是用经过它的除以总的 14 | + Triangle Counting (TC) - Order invariant with possible relabelling 15 | 找图里的三角形 16 | 17 | ## 参数 18 | ``` 19 | All of the binaries use the same command-line options for loading graphs: 20 | 21 | -g 20 generates a Kronecker graph with 2^20 vertices (Graph500 specifications) 22 | -u 20 generates a uniform random graph with 2^20 vertices (degree 16) 23 | -f graph.el loads graph from file graph.el 24 | -sf graph.el symmetrizes graph loaded from file graph.el 25 | 26 | The graph loading infrastructure understands the following formats: 27 | 28 | .el plain-text edge-list with an edge per line as node1 node2 29 | .wel plain-text weighted edge-list with an edge per line as node1 node2 weight 30 | .gr 9th DIMACS Implementation Challenge format 31 | .graph Metis format (used in 10th DIMACS Implementation Challenge) 32 | .mtx Matrix Market format 33 | .sg serialized pre-built graph (use converter to make) 34 | .wsg weighted serialized pre-built graph (use converter to make) 35 | ``` 36 | 37 | ## GAP 编译流程 38 | + 正常情况： 39 | + 修改 gap/Makefile 中的 CXX ，在服务器上 CXX=g++ (X86) 或 CXX=aarch64-none-linux-gnu-g++ (ARM64) 40 | + 在 gap 路径下输入 `make` 即可编译. 41 | + 加入 m5ops 的情况： 42 | + 首先修改 gap/src/benchmark.h ，在 kernel 的部分做如下修改： 43 | ```cpp 44 | #include "/home/data/ChenRuiyang/gem5/include/gem5/m5ops.h" //new add 45 | 46 | ... 47 | 48 | m5_checkpoint(0,0); // new add 49 | m5_reset_stats(0,0); // new add 50 | auto result = kernel(g); 51 | m5_exit(0); // new add 52 | 53 | ... 54 | 55 | ``` 56 | 目的是为了能够使 gem5 只记录 kernel 核心部分运行的情况，统计信息不再包含数据的载入以及结果的输出. 57 | + 修改 Makefile 中的 CXX_FLAGS 以及编译命令，将其修改如下: 58 | ```makefile 59 | # old CXX_FLAGS 60 | # CXX_FLAGS += -std=c++11 -O3 -Wall -static 61 | 62 | # new CXX_FLAGS 63 | CXX_FLAGS += -std=c++11 -O3 -I /home/data/ChenRuiyang/gem5/include/ \ 64 | -L /home/data/ChenRuiyang/gem5/util/m5/build/aarch64/out -lm5 -static 65 | 66 | # old command 67 | # % : src/%.cc src/*.h 68 | # $(CXX) $(CXX_FLAGS) $< -o $@ 69 | 70 | # new command 71 | % : src/%.cc src/*.h 72 | $(CXX) $< -o $@ $(CXX_FLAGS) 73 | ``` 74 | + 输入 `make` 即可编译. 75 | 76 | ## GAP 运行流程 77 | + 正常情况 78 | + 在 gap 路径下输入如下命令： 79 | ```bash 80 | # example 81 | ./bc -g 10 -n 1 82 | ``` 83 | `./bc` 是运行的测试程序的名称，`-g 10` 是生成大小为 $2^{10}$ 的 kronecker graph ， `-n 1` 是代表执行1遍 kernel ，如果 `-n 10` 将执行10遍 kernel ，每次执行都会采用不同的参数. 84 | + 如果需要指定输入文件，则需要在后面加上 `-f my_input_file` ，例如： 85 | ```bash 86 | # example 87 | ./bc -f input/ks2010.mtx -n 1 88 | ``` 89 | `input/ks2010.mtx` 是我们给定的输入矩阵，除了 `.mtx` 也支持其他常见矩阵格式的输入，例如以下的情形： 90 | ``` 91 | .el plain-text edge-list with an edge per line as node1 node2 92 | .wel plain-text weighted edge-list with an edge per line as node1 node2 weight 93 | .gr 9th DIMACS Implementation Challenge format 94 | .graph Metis format (used in 10th DIMACS Implementation Challenge) 95 | .mtx Matrix Market format 96 | .sg serialized pre-built graph (use converter to make) 97 | .wsg weighted serialized pre-built graph (use converter to make) 98 | ``` 99 | + 常用的 kernel 有 6 个，分别是： 100 | + Breadth-First Search (BFS) - direction optimizing 101 | + Single-Source Shortest Paths (SSSP) - delta stepping 102 | + PageRank (PR) - iterative method in pull direction 103 | + Connected Components (CC) - Afforest & Shiloach-Vishkin 104 | 求一个图的联通分支 105 | + Betweenness Centrality (BC) - Brandes 106 | 如果最短路中的很多条都经过某个节点，那么这个节点的 BC 就高，计算是用经过它的除以总的 107 | + Triangle Counting (TC) - Order invariant with possible relabelling 108 | 找图里的三角形 109 | + 加入 m5ops 的情况： 110 | + 加入 m5ops 之后就无法正常在服务器上运行了(很奇特，X86 架构的服务器能运行 ARM 架构的程序，但是本机用 X86 的 CPU 就没法运行)，则需要在 gem5 里运行，命令行如下： 111 | ```bash 112 | # 以 ARM 为例，X86 类似 113 | build/ARM/gem5.fast --outdir=m5out/GAP_bc_m5ops_normal \ 114 | configs/example/se.py --cpu-type O3_ARM_v7a_3 --cpu-clock 3.1GHz \ 115 | --num-cpu 1 --caches --l2cache --l1i_size 64kB --l1d_size 64kB \ 116 | --l2_size 1MB --l1i_assoc 4 --l1d_assoc 4 --l2_assoc 4 \ 117 | --cacheline_size 128 --mem-type DDR3_2133_8x8 --mem-size 16GB \ 118 | --l2-hwp-type StridePrefetcher \ 119 | -c /home/data/ChenRuiyang/gap_GEM5_version/bc \ 120 | -o ' -f /home/data/ChenRuiyang/gap_GEM5_version/input/ks2010.mtx' 121 | ``` 122 | 其中 `-c` 是 gem5 中需要被执行的程序，`-o` 是传给命令行的参数，等待执行完成之后读 `/m5out` 中的统计信息即可 -------------------------------------------------------------------------------- /report/Testbench/Graph500.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | # Graph 500 2 | 3 | ## 简介 4 | + 数据密集型超级计算机应用程序是越来越重要的工作负载，但不适合为 3D 物理模拟设计的平台。没有有意义的基准测试就无法提高应用程序性能。图是大多数分析工作负载的核心部分。在由来自学术界、工业界和国家实验室的 30 多位国际 HPC 专家组成的指导委员会的支持下，该规范为这些应用建立了大规模基准。它将为社区提供一个论坛，并为数据密集型超级计算问题提供一个集结点。 5 | + 基准测试问题（“搜索”和“最短路径”）的目的是开发一个紧凑的应用程序，该应用程序具有多种分析技术（多个内核），可以访问表示加权无向图的单个数据结构。除了从输入元组列表构建图的内核之外，还有两个额外的计算内核可以对图进行操作。 6 | + 该基准测试包括一个可扩展的数据生成器，它生成包含每个边的起始顶点和结束顶点的边元组。第一个内核以所有后续内核都可用的格式构造一个无向图。不允许进行后续修改以使特定内核受益。第二个内核对图执行广度优先搜索。第三个内核在图上执行多个单源最短路径计算。所有三个内核都是定时的(包含在性能里)。 7 | 8 | ## 步骤 9 | 1. Generate the edge list. 10 | 2. Construct a graph from the edge list (timed, kernel 1). 11 | 3. Randomly sample 64 unique search keys with degree at least one, not counting self-loops. 12 | 4. For each search key: 13 | 1. Compute the parent array (timed, kernel 2). 14 | 2. Validate that the parent array is a correct BFS search tree for the given search tree. 15 | 5. For each search key: 16 | 1. Compute the parent array and the distance array (timed, kernel 3). 17 | 2. Validate that the parent array/distance vector is a correct SSSP search tree with shortest paths for the given search tree. 18 | 6. Compute and output performance information. 19 | 20 | ## Generate the edge list (还没到 kernel) 21 | + 可扩展数据生成器将构造一个包含顶点标识符的边元组列表。每条边都是无向的，其端点在元组中指定为 StartVertex、EndVertex 和 Weight。如果边元组仅用于运行内核 2，则允许不生成边权重。这允许 BFS 运行不受存储边缘权重导致的不必要内存使用的影响。 22 | + 下面第一个内核的目的是将没有局部性的列表转换为更优化的形式。生成的输入元组列表不得表现出任何可被计算内核利用的局部性。因此，顶点编号必须随机化，并且元组的随机排序必须呈现给内核 1。数据生成器可以并行化，但顶点名称必须全局一致，并且必须注意尽量减少处理器中数据局部性的影响等级。 23 | 24 | ### 参数 25 | + scale: 规模参数，总顶点数为 $2^{scale}$ 26 | + edgefactor: 图的边数与其顶点数的比率(即图中顶点平均度数的一半) 27 | + 由此推出总边数为: $N=edgefactor*2^{scale}$ 28 | + 采用了 Kronecker generator 的算法，算法有四个参数:a,b,c,d，它们对应邻接矩阵的四个大小相等的分区，含义为邻接矩阵添加边时选择该分区的概率. 29 | 30 | ## Kernel 1 : Constrct a graph 31 | + 第一个内核可以将边列表转换为用于其余内核的任何数据结构（保存在内部或外部存储器中）。例如，内核 1 可以从元组列表构造一个（稀疏）图；每个元组包含一条边的端点标识符，以及一个表示分配给边的数据的权重。 32 | + 该图可以以任何方式表示，但不能被后续内核修改或在后续内核之间进行修改。可以在数据结构中保留空间用于标记或锁定。一次只能运行一个内核副本；该内核对任何此类标记或锁定空间具有独占访问权，并且被允许（仅）修改该空间。 33 | + 稀疏图有多种内部存储器表示，包括（但不限于）稀疏矩阵和（多级）链表。出于本应用的目的，内核仅提供边列表和边列表的大小。必须在此内核中计算更多信息，例如顶点数。 34 | + ``` 35 | function G = kernel_1 (ij) 36 | %% Compute a sparse adjacency matrix representation 37 | %% of the graph with edges from ij. 38 | 39 | %% Remove self-edges. 40 | ij(:, ij(1,:) == ij(2,:)) = []; 41 | %% Adjust away from zero labels. 42 | ij = ij + 1; 43 | %% Find the maximum label for sizing. 44 | N = max (max (ij)); 45 | %% Create the matrix, ensuring it is square. 46 | G = sparse (ij(1,:), ij(2,:), ones (1, size (ij, 2)), N, N); 47 | %% Symmetrize to model an undirected graph. 48 | G = spones (G + G.'); 49 | ``` 50 | 51 | ## Kernel 2 : Breadth-First Search 52 | + 图的广度优先搜索 (BFS) 从单个源顶点开始，然后分阶段查找并标记其邻居，然后是其邻居的邻居等。这是许多图算法所基于的基本方法. BFS 的正式描述可以在 Cormen、Leiserson 和 Rivest 中找到。下面，我们为 BFS 基准指定输入和输出，并对计算施加一些限制。但是，我们不限制 BFS 算法本身的选择，只要它产生正确的 BFS 树作为输出即可。 53 | + 该基准测试的内存访问模式（内部或外部）依赖于数据，平均预取深度较小。就像在简单的并发链表遍历基准测试中一样，性能反映了架构在执行并发线程时的吞吐量，每个线程都具有低内存并发性和高内存引用密度。与此类基准测试不同的是，当许多内存引用指向同一位置时，该基准测试还测量了对热点的恢复能力；当每个线程的执行路径依赖于其他线程的异步副作用时的效率；以及动态负载平衡不可预测大小的工作单元的能力。测量同步性能不是这里的主要目标。 54 | + 您不能同时从多个搜索键进行搜索。在此内核的不同调用之间不能传递任何信息。内核可能会返回一个用于验证的深度数组。 55 | + 算法说明当 BFS 级别 k 的顶点发现级别 k+1 的顶点时，我们允许良性竞争条件。具体来说，我们不需要同步来确保第一个访问者必须成为父访问者，同时锁定后续访问者。只要最后发现的 BFS 树是正确的，就认为算法是正确的。 56 | + ``` 57 | function parent = kernel_2 (G, root) 58 | %% Compute a sparse adjacency matrix representation 59 | %% of the graph with edges from ij. 60 | 61 | N = size (G, 1); 62 | %% Adjust from zero labels. 63 | root = root + 1; 64 | parent = zeros (N, 1); 65 | parent (root) = root; 66 | 67 | vlist = zeros (N, 1); 68 | vlist(1) = root; 69 | lastk = 1; 70 | for k = 1:N, 71 | v = vlist(k); 72 | if v == 0, break; end 73 | [I,J,V] = find (G(:, v)); 74 | nxt = I(parent(I) == 0); 75 | parent(nxt) = v; 76 | vlist(lastk + (1:length (nxt))) = nxt; 77 | lastk = lastk + length (nxt); 78 | end 79 | 80 | %% Adjust to zero labels. 81 | parent = parent - 1; 82 | ``` 83 | 84 | ## Kernel 3 : Single Source Shortest Paths 85 | + 单源最短路径 (SSSP) 计算找到从给定起始顶点到图中每个其他顶点的最短距离。也可以在 Cormen、Leiserson 和 Rivest 中找到对非负权重图上 SSSP 的正式描述。我们为 SSSP 基准指定了输入和输出，并对计算施加了一些限制。但是，我们不限制 SSSP 算法本身的选择，只要实现产生正确的 SSSP 距离向量和父树作为输出即可。这是一个单独的内核，不能使用内核 2 (BFS)计算的数据。 86 | + 该内核通过额外的测试和每个顶点的数据访问扩展了整体基准。许多但并非所有的 SSSP 算法都与 BFS 相似，并且存在类似的热点和重复内存引用问题。 87 | + 您不能同时从多个初始顶点进行搜索。在此内核的不同调用之间不能传递任何信息。 88 | + 算法说明我们也允许 SSSP 中的良性竞争条件。我们不要求第一个访问者必须阻止后续访问者占用父位置。只要最后SSSP距离和父树是正确的，算法就被认为是正确的。 89 | + ``` 90 | function [parent, d] = kernel_3 (G, root) 91 | %% Compute the shortest path lengths and parent 92 | %% tree starting from vertex root on the graph 93 | %% represented by the sparse matrix G. Every 94 | %% vertex in G can be reached from root. 95 | 96 | N = size (G, 1); 97 | %% Adjust from zero labels. 98 | root = root + 1; 99 | d = inf * ones (N, 1); 100 | parent = zeros (N, 1); 101 | d (root) = 0; 102 | parent (root) = root; 103 | 104 | Q = 1:N; 105 | while length (Q) > 0 106 | [dist, idx] = min (d(Q)); 107 | v = Q(idx); 108 | Q = setdiff (Q, v); 109 | [I, J, V] = find (G (:, v)); 110 | for idx = 1:length(I), 111 | u = I(idx); 112 | dist_tmp = d(v) + V(idx); 113 | if dist_tmp < d(u), 114 | d(u) = dist_tmp; 115 | parent(u) = v; 116 | end 117 | end 118 | end 119 | 120 | %% Adjust back to zero labels. 121 | parent = parent - 1; 122 | ``` 123 | 124 | ## 其他 125 | ### 验证 126 | + 因为采用了随机数(伪)，所以没有确定的结果可以比对，需要验证 127 | + 具体验证方法没细看，但是验证的时间是不记在总时间里的. 128 | + ``` 129 | function out = validate (parent, ijw, search_key, d, is_sssp) 130 | %% Validate the results of BFS or SSSP. 131 | 132 | %% Default: no error. 133 | out = 1; 134 | 135 | %% Adjust from zero labels. 136 | parent = parent + 1; 137 | search_key = search_key + 1; 138 | ijw = ijw + 1; 139 | 140 | %% Remove self-loops. 141 | ijw(:,(ijw(1, :) == ijw(2, :))') = []; 142 | 143 | %% root must be the parent of itself. 144 | if parent (search_key) != search_key, 145 | out = 0; 146 | return; 147 | end 148 | 149 | N = max (max (ijw(1:2,:))); 150 | slice = find (parent > 0); 151 | 152 | %% Compute levels and check for cycles. 153 | level = zeros (size (parent)); 154 | level (slice) = 1; 155 | P = parent (slice); 156 | mask = P != search_key; 157 | k = 0; 158 | while any (mask), 159 | level(slice(mask)) = level(slice(mask)) + 1; 160 | P = parent (P); 161 | mask = P != search_key; 162 | k = k + 1; 163 | if k > N, 164 | %% There must be a cycle in the tree. 165 | out = -3; 166 | return; 167 | end 168 | end 169 | 170 | %% Check that there are no edges with only one end in the tree. 171 | %% This also checks the component condition. 172 | lij = level (ijw(1:2,:)); 173 | neither_in = lij(1,:) == 0 & lij(2,:) == 0; 174 | both_in = lij(1,:) > 0 & lij(2,:) > 0; 175 | if any (not (neither_in | both_in)), 176 | out = -4; 177 | return 178 | end 179 | 180 | %% Validate the distances/levels. 181 | respects_tree_level = true(1,size(ijw, 2)); 182 | if !is_sssp 183 | respects_tree_level = abs (lij(1,:) - lij(2,:)) <= 1; 184 | else 185 | respects_tree_level = abs (d(ijw(1,:)) - d(ijw(2,:)))' <= ijw(3,:); 186 | end 187 | if any (not (neither_in | respects_tree_level)) 188 | out = -5; 189 | return 190 | end 191 | ``` 192 | ### 输出结果 193 | + ``` 194 | SCALE 195 | Graph generation parameter 196 | edgefactor 197 | Graph generation parameter 198 | NBFS 199 | Number of BFS searches run, 64 for non-trivial graphs 200 | construction_time 201 | The single kernel 1 time 202 | bfs_min_time, bfs_firstquartile_time, bfs_median_time, bfs_thirdquartile_time, bfs_max_time 203 | Quartiles for the kernel 2 times 204 | bfs_mean_time, bfs_stddev_time 205 | Mean and standard deviation of the kernel 2 times 206 | bfs_min_nedge, bfs_firstquartile_nedge, bfs_median_nedge, bfs_thirdquartile_nedge, bfs_max_nedge 207 | Quartiles for the number of input edges visited by kernel 2, see TEPS section above. 208 | bfs_mean_nedge, bfs_stddev_nedge 209 | Mean and standard deviation of the number of input edges visited by kernel 2, see TEPS section above. 210 | bfs_min_TEPS, bfs_firstquartile_TEPS, bfs_median_TEPS, bfs_thirdquartile_TEPS, bfs_max_TEPS 211 | Quartiles for the kernel 2 TEPS 212 | bfs_harmonic_mean_TEPS, bfs_harmonic_stddev_TEPS 213 | Mean and standard deviation of the kernel 2 TEPS. 214 | sssp_min_time, sssp_firstquartile_time, sssp_median_time, sssp_thirdquartile_time, sssp_max_time 215 | Quartiles for the kernel 3 times 216 | sssp_mean_time, sssp_stddev_time 217 | Mean and standard deviation of the kernel 3 times 218 | sssp_min_nedge, sssp_firstquartile_nedge, sssp_median_nedge, sssp_thirdquartile_nedge, sssp_max_nedge 219 | Quartiles for the number of input edges visited by kernel 3, see TEPS section above. 220 | sssp_mean_nedge, sssp_stddev_nedge 221 | Mean and standard deviation of the number of input edges visited by kernel 3, see TEPS section above. 222 | sssp_min_TEPS, sssp_firstquartile_TEPS, sssp_median_TEPS, sssp_thirdquartile_TEPS, sssp_max_TEPS 223 | Quartiles for the kernel 3 TEPS 224 | sssp_harmonic_mean_TEPS, sssp_harmonic_stddev_TEPS 225 | Mean and standard deviation of the kernel 3 TEPS. 226 | ``` -------------------------------------------------------------------------------- /report/Testbench/SPEC17_and_Simpoint.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | # SPEC17 & Simpoint 安装教程 2 | --- 3 | 参考了 `https://www.spec.org/cpu2017/` 4 | 5 | *Copy right by ChenRuiyang* 6 | 7 | --- 8 | ## SPEC17准备工作 9 | + 准备好 SPEC17 的iso文件，因为版权问题网上下载不了，但在 stu1 服务器上 /home/data/ChenRuiyang/SPEC_ISO 目录里有 cpu2017-1.0.2.iso ，用那个即可，详细安装过程参考 CSDN 这篇博文，在此不多赘述： 10 | `https://blog.csdn.net/weixin_30648963/article/details/102273129` . 11 | 12 | 注：挂载参考下面的命令 13 | ```bash 14 | sudo mount -t iso9660 -o ro,exec cpu2006.iso /mnt 15 | ``` 16 | + SPEC 编译时需要改配置文件，这里直接在 Example 上小改： 17 | ```bash 18 | cd spec17/config 19 | scp Example-gcc-linux64-aarch64.cfg ARM.cfg 20 | ``` 21 | 因为我们是在 arm 下测试程序，并且 Gem5 要求静态链接，所以要改一下 ARM.cfg，把参数改成下面的即可： 22 | ``` 23 | ... 24 | CC = aarch64-linux-gnu-gcc -std=c99 25 | CXX = aarch64-linux-gnu-g++ 26 | ... 27 | default=base: # flags for all base 28 | OPTIMIZE = -O2 -static 29 | ... 30 | ``` 31 | + 在 config 目录下运行下命令： 32 | `runspec --config=ARM.cfg --action=build --tune=base --size=test gcc_r` 33 | 此处 `--size=test` 意味着采用最小测试集，bzip2为我们举例的测试集，可选取的测试集详见 `spec17/benchspec/CPU` . 34 | 注意：若此时出现 runspec 未定义的警告，需要运行下列命令 35 | ```bash 36 | cd spec17 37 | source shrc 38 | ``` 39 | + build 完成之后在`spec17/benchspec/CPU/502.gcc_r`下会出现 data 以及 exe 文件夹，代表成功. 40 | 但是不是所有的测试程序都能用 runspec build 成功，部分程序可能因为与 aarch64-linux-gnu 不兼容而失败(或者因为 gFortran). 41 | + 对所有程序进行编译： 42 | `runspec --config=ARM.cfg --action=build --tune=base all` 43 | all代表所有测试程序. 44 | 45 | 46 | ## 安装Simpoint.3.2 47 | + 第一步是下载Simpoint的源码，链接为： 48 | `https://cseweb.ucsd.edu/~calder/simpoint/releases/SimPoint.3.2.tar.gz` 49 | 下载完成后解压缩 50 | + 打开解压好的文件夹，这里要改部分文件 51 | `/config`文件夹中需要更改的内容如下,前面为需要更改的文件，后面为文件需要添加的内容： 52 | ```cpp 53 | cmdlineparser.cpp #include 54 | utilities.h #include #include 55 | datapoint.h #include 56 | FVParser.cpp #include 57 | ``` 58 | + 执行命令： 59 | `make CXXFLAGS='-std=c++03 -O1'` 60 | 注意此处要加后缀，因为Simpoint是06年的，部分标准和现在不同，不加会导致出现编译错误. 61 | + 编译完成后应能看到./simpoint文件 -------------------------------------------------------------------------------- /report/gem5/apl_test_report_spmv.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | # Arm Performance Library Test Report 2 | --- 3 | 参考了 https://developer.arm.com/ 4 | *Copy right by ChenRuiyang* 5 | 6 | --- 7 | 8 | ## 测试参数： 9 | + 架构：ARM指令集 10 | + 处理器类型：DerivO3CPU 11 | + 单核单线程 12 | + Cache：2级Cache 13 | + L1_icache 64KB 4assoc 14 | + L1_dcache 64KB 4assoc 15 | + L2_cache 1MB 4assoc 16 | + Cacheline_size 128 17 | + Mem：无指定mem（加入Mem参数后长时间无输出） 18 | + SVE：vector length = 4 （ * 128 ） 19 | 20 | ## 测试程序： 21 | + 矩阵乘法运算: dgemm 22 | $ C := \alpha * A * B + \beta * C$ 23 | 上式中 $\alpha , \beta $为双精度浮点数，$A,B,C$为矩阵，且满足矩阵乘法与加法的要求. 24 | + 奇异值分解: dgesdd 25 | $A = U * \Sigma * V^T $ 26 | 上式中 $ A , U , \Sigma , V $均为矩阵. 27 | + LU分解: dgetrf 28 | $A = P * L * U$ 29 | 上式中 $A , P , L , U$均为矩阵. 30 | + 稀疏矩阵线性运算: spadd 31 | $ C := \alpha * A + \beta * B $ 32 | 上式中$ \alpha , \beta $为单精度浮点数， $A , B , C$为稀疏矩阵，且满足矩阵加法的要求. 33 | + 稀疏矩阵乘法运算: spmm 34 | $ C := \alpha * A * B + \beta * C$ 35 | 上式中 $\alpha , \beta $为单精度浮点数，$A,B,C$为稀疏矩阵，且满足矩阵乘法与加法的要求. 36 | + 稀疏矩阵和向量的乘法运算: spmv 37 | $ C := \alpha * A * x + \beta * y$ 38 | 上式中 $\alpha , \beta $为单精度浮点数，$A$为稀疏矩阵，$ x , y $为向量. 39 | 40 | ## 测试环境： 41 | + GEM5 + FS 42 | + 初始化脚本（GEM5 script） 43 | ``` 44 | m5 checkpoint 45 | m5 resetstats 46 | m5 readfile > /tmp/gem5.sh && sh /tmp/gem5.sh 47 | m5 exit 48 | ``` 49 | + 运行脚本（GEM5 script） 50 | ``` 51 | ./filename 52 | m5 exit 53 | ``` 54 | 55 | ## 测试结果： 56 | | param | dgemm | dgesdd | dgetrf | spadd | spmm | smpv | 57 | |:----:|:----:|:----:|:----:|:----:|:----:|:----:| 58 | |Time /s |0.026537|0.011012|0.004807|0.004175|0.006348|0.005961| 59 | |IPC|0.948067|1.322738|0.659510|0.554336|1.080294|1.283651| 60 | |Dcache hit|26297684|14971421|3069195|2376856|8161132|7587199| 61 | |Dcache miss|6613428|105773|100281|99434|101700|99455| 62 | |Dcache miss rate|20.09%|7.02%|3.16%|4.02%|1.23%|1.29%| 63 | |Branch prediction|4840430|5238655|1640061|1223354|3236808|3074956| 64 | |Incorrect prediction|202956|204771|106523|100506|146004|102016| 65 | |Branch mispredict rate|4.19%|3.91%|6.50%|8.22%|4.51%|3.22%| 66 | |ROB stall|11286|14313|4048|3081|2183|2557| 67 | |Renamed insts|9545255|10606040|9735275|9081936|25965997|9531122| 68 | |Stall rate|0.0124%|0.0274%|0.0341%|0.0339%|0.0084%|0.0095%| 69 | 70 | ## 结果分析： 71 | + 通过分析上表可以得出的最显然的结论是通过优化 cache miss , branch predict 以及 ROB stall 可以显著提高 IPC. 72 | + 对于矩阵乘法运算来说， Cache miss 是限制 IPC 的瓶颈，通过优化Cache读取可以提升性能. 73 | + 在LU分解以及稀疏矩阵加法中，瓶颈为分支预测的准确率以及ROB stall的概率. 74 | + 得到的这些数据从某种意义上来说并不能直观的给出瓶颈所在，和预想的不同， cache miss 等参数在不同应用场景下并没有特别直观的差距，很难得到有说服力的结论. -------------------------------------------------------------------------------- /report/gem5/doc_zhanglucheng_Full_System实验记录.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | # Full System实验记录 2 | 3 | 4 | 5 | ## 如何使用gem5 FS模式 6 | 7 | 0. Prerequisite 8 | 9 | ```bash 10 | sudo apt install build-essential git m4 scons zlib1g zlib1g-dev libprotobuf-dev \ 11 | protobuf-compiler libprotoc-dev libgoogle-perftools-dev \ 12 | python3-dev python3-six python-is-python3 libboost-all-dev \ 13 | pkg-config 14 | 15 | # 需要注意不同Ubuntu版本下的aarch64-gcc版本 16 | sudo apt install gcc-aarch64-linux-gnu g++-aarch64-linux-gnu binutils-aarch64-linux-gnu 17 | ``` 18 | 19 | 1. build gem5 20 | 21 | ```bash 22 | git clone https://github.com/gem5/gem5.git 23 | cd gem5/ 24 | scons build/ARM/gem5.opt -j9 25 | 26 | # make bootloader 27 | make -C system/arm/bootloader/arm 28 | make -C system/arm/bootloader/arm64 29 | # make device trees 30 | make -C system/arm/dt 31 | 32 | # build m5ops library 33 | cd util/m5 34 | scons build/aarch64/out/m5 35 | cd util/term; make 36 | ``` 37 | 38 | 2. 下载pre-built ARM Linux kernel 39 | 40 | [Latest Linux Kernel Image / Bootloader](http://dist.gem5.org/dist/v21-0/arm/aarch-system-201901106.tar.bz2)（最新版不知为何服务器上跑不了，这里换成了201901106版） 41 | 42 | [Latest Linux Disk Images](http://dist.gem5.org/dist/current/arm/disks/ubuntu-18.04-arm64-docker.img.bz2) 43 | 44 | 3. 解压，**千万别用GUI解压工具** 45 | 46 | `bzip2 -d aarch-system-20210904.tar.bz2` `tar xvf aarch-system-20210904.tar` 47 | 48 | `bzip2 -d ubuntu-18.04-arm64-docker.img.bz2` 49 | 50 | 4. 设置环境变量M5_PATH为`aarch-system-20210904`解压路径 51 | 52 | `echo "export M5_PATH=\"~\\aarch-system-20210904\"" >> ~/.bashrc; source ~/.bashrc` 53 | 54 | 5. 扩容和添加内容（如Compiler, Library, Benchmark）到磁盘映像 55 | 56 | [arm-compiler-for-linux_21.0_Ubuntu-18.04_aarch64](https://developer.arm.com/-/media/Files/downloads/hpc/arm-allinea-studio/21-0/ACfL/arm-compiler-for-linux_21.0_Ubuntu-18.04_aarch64.tar?revision=31400f62-c9e6-4d20-a2b7-4ed597a53c5e) 57 | 58 | ```bash 59 | mkdir ~/mnt 60 | # 需要sudo，可以在自己虚拟机上整好再传到服务器上 61 | $GEM5_PATH/util/gem5img.py mount XXX.img ~/mnt 62 | cp XXX mnt/root/XXX 63 | $GEM5_PATH/util/gem5img.py umount mnt 64 | ``` 65 | 66 | disk image 2G空间不够，用dd和gparted扩容 67 | 68 | ```bash 69 | # 扩容 70 | $ dd if=/dev/zero bs=1M count=10240 >> ./ubuntu-18.04-arm64-docker.img 71 | # 挂载 72 | $ sudo udisksctl loop-setup -f ./ubuntu-18.04-arm64-docker.img 73 | Mapped file linux-x86.img as /dev/loop0. 74 | 75 | # 用gparted把空闲空间加到image的sda1上 76 | $ sudo gparted /dev/loop0 77 | # 卸载 78 | $ sudo udisksctl loop-delete -b /dev/loop0 79 | ``` 80 | 81 | 6. 启动 82 | 83 | ```bash 84 | $ ./build/ARM/gem5.opt ./configs/example/fs.py \ 85 | > --kernel $M5_PATH/binaries/vmlinux.arm64 \ 86 | > --disk-image $M5_PATH/disks/ubuntu-18.04-arm64-docker.img \ 87 | > --bootloader $M5_PATH/binaries/boot.arm64 \ 88 | > --param "system.highest_el_is_64 = True" 89 | ``` 90 | 91 | 或者 92 | 93 | ```bash 94 | ./build/ARM/gem5.opt ./configs/example/arm/starter_fs.py \ 95 | --kernel /home/zhanglucheng/aarch-system-201901106/binaries/vmlinux.arm64 \ 96 | --disk-image /home/zhanglucheng/ubuntu-18.04-arm64-docker.img 97 | ``` 98 | 99 | 从输出信息中看终端端口号 100 | 101 | ```bash 102 | system.terminal: Listening for connections on port 3456 103 | ``` 104 | 105 | 则使用m5term连接3456即可使用终端 106 | 107 | ``` 108 | ./util/term/m5term 3456 109 | ``` 110 | 111 | 一般在gem5里启动aarch64 linux要5分钟左右 112 | 113 | 7. 虚拟机内安装arm-compiler-for-linux（内含performance library） 114 | 115 | ```bash 116 | cd 117 | ./.sh -a 118 | # -a表示自动接受EULA协议，不然要在超高输入延迟下一行一行回车看完 119 | ``` 120 | 121 | 122 | 123 | ## 试验 124 | 125 | 1. fs + 64 或 starter_fs + 32/64 都不行； 126 | 127 | 用fs + 32位可跑，但最后会有kernel panic 128 | 129 | ```bash 130 | ./build/ARM/gem5.opt ./configs/example/fs.py \ 131 | --kernel /home/zhanglucheng/aarch-system-20210904/binaries/vmlinux.arm \ 132 | --disk-image /home/zhanglucheng/ubuntu-18.04-arm64-docker.img 133 | ``` 134 | 135 | ```bash 136 | [ 0.444805] Kernel panic - not syncing: No working init found. Try passing init= option to kernel. See Linux Documentation/admin-guide/init.rst for guidance. 137 | [ 0.444879] ---[ end Kernel panic - not syncing: No working init found. Try passing init= option to kernel. See Linux Documentation/admin-guide/init.rst for guidance. ]--- 138 | ``` 139 | 140 | 2. *Mail Archive*类似状况解决办法： 141 | 142 | - 不能用GUI解压，要`bzip2 -d aarch-system-201901106.tar.bz2` `tar xvf aarch-system-201901106.tar` 143 | 144 | - `--root /dev/vda1` 加上似乎有别的问题 145 | 146 | - > Unrelated, could you use vmlinux.vexpress_gem5_v1_64 instead? 147 | 148 | - > there are some incompatibilities between the prebuilt kernel and 149 | > your binutils 150 | 151 | 换到自己的虚拟机ubuntu20.04 + gem5 21.0.1.0 也是 152 | 153 | ```bash 154 | warn: Kernel panic in simulated kernel 155 | ``` 156 | 157 | ```bash 158 | [ 0.444806] Kernel panic - not syncing: No working init found. Try passing init= option to kernel. See Linux Documentation/admin-guide/init.rst for guidance. 159 | [ 0.444880] ---[ end Kernel panic - not syncing: No working init found. Try passing init= option to kernel. See Linux Documentation/admin-guide/init.rst for guidance. ]--- 160 | ``` 161 | 162 | 4. 尝试2019版另一个64位kernel，记得要修改M5_PATH 163 | 164 | ```bash 165 | ./build/ARM/gem5.opt ./configs/example/fs.py --kernel /home/zhanglucheng/aarch-system-201901106/binaries/vmlinux.arm64 --disk-image /home/zhanglucheng/ubuntu-18.04-arm64-docker.img --bootloader /home/zhanglucheng/aarch-system-201901106/binaries/boot.arm64 --param 'system.highest_el_is_64 = True' 166 | ``` 167 | 168 | 169 | 170 | ## 总结 171 | 172 | 1. GUI解压工具Archive Manager就是辣鸡，应该用`bzip2 -d aarch-system-201901106.tar.bz2` `tar xvf aarch-system-201901106.tar` 173 | 174 | 如果用Archive Manager解压，运行时会卡在最开始 175 | 176 | 2. 用不同版本的pre-built kernel 需要修改M5_PATH `export $M5_PATH=\path\to\aarch-system-XXXX` 177 | 178 | 3. fs.py 需要参数 `kernel` `disk-image` `bootloader` 以及设置最高exception level = 64。不加bootloader会导致上述kernel panic 179 | 180 | starter_fs.py 不用加`bootloader`和`param`，但需要提前make bootloader `make -C $GEM5_PATH/system/arm/bootloader/arm64` 181 | 182 | 183 | 184 | -------------------------------------------------------------------------------- /report/gem5/gem5_FS_arm_linux.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #Full system 模式运行 linux(arm) 实验记录 2 | --- 3 | 参考了 gem5.org 以及 doc_zhanglucheng_Full_System.md 4 | 5 | *Copy right by ChenRuiyang* 6 | 7 | --- 8 | ##前期准备工作 9 | + 安装依赖(Ubuntu 20.XX)： 10 | ``` 11 | sudo apt install build-essential git m4 scons zlib1g zlib1g-dev \ 12 | libprotobuf-dev protobuf-compiler libprotoc-dev libgoogle-perftools-dev \ 13 | python3-dev python3-six python-is-python3 libboost-all-dev pkg-config 14 | ``` 15 | + 下载 gem5 源代码： 16 | 推荐使用 gitee搜索gem5下载，官方的`git clone https://gem5.googlesource.com/public/gem5`命令需要科学上网（VPN）. 17 | + 解压缩文件至 ~/gem5. 18 | 注：gitee下载压缩包需要解压，解压缩命令百度自查；直接clone的则跳过这一步. 19 | + 对arm架构使用scons命令进行build. 20 | ```bash 21 | cd ~/gem5 22 | scons build/ARM/gem5.opt -j9 23 | ``` 24 | 注：gem5里本来是没有build文件夹的，scons之后才有；-j9是为了加快编译速度，-j后的数字一般为你的CPU核心数+1，例如我的CPU是8核的，后面的数字就是8+1=9. 25 | + 上一步的编译时间一般较长，在等待时间可以提前下载arm_linux的kernel和image. 26 | `https://www.gem5.org/documentation/general_docs/fullsystem/guest_binaries` 27 | 一般选择推荐的即可，下载完成后解压到 ~/gem5/full_system_images, 其中full_system_image是自己创建的存kernel和image的文件夹, XXX.img存在~/gem5/full_system_images/disk内. 28 | 进入页面后可能出现点击链接无法下载的情况，复制链接新开一个页面粘贴链接即可下载，网速慢的话科学上网或者找找有没有国内的镜像. 29 | 30 | ##完善 Full System 依赖功能 31 | + 编译bootloader 32 | ```bash 33 | cd gem5 34 | make -C system/arm/bootloader/arm 35 | make -C system/arm/bootloader/arm64 36 | ``` 37 | 此时打开~/gem5/system/arm/bootloader/arm64会看到boot.arm64文件，后面我们会用它做bootloader. 38 | + 编译m5term 39 | ```bash 40 | cd ~/gem5/util/term 41 | make 42 | ``` 43 | 完成后会在对应文件夹内看到m5term. m5term将用来建立localhost与port间的联系，简单来说，就是建立full system模拟的linux与本机的联系. 44 | + 添加M5_PATH 45 | 出于方便起见，避免每次使用都要export，将M5_PATH写到.bashrc里面. 46 | ```bash 47 | cd ~ 48 | gedit .bashrc 49 | ``` 50 | 在.bashrc中添加 51 | ```bash 52 | export M5_PATH=$M5_PATH:~/gem5/full_system_images 53 | ``` 54 | 应用更改 55 | ```bash 56 | source .bashrc 57 | ``` 58 | 此时可以使用下述命令检查是否更改成功： 59 | ```bash 60 | echo $M5_PATH 61 | ``` 62 | 如若之前曾经设置过M5_PATH，即echo显示的M5_PATH有多个路径，采用下述命令即可： 63 | ```bash 64 | unset M5_PATH 65 | source .bashrc 66 | echo $M5_PATH 67 | ``` 68 | + 更改 SysPaths.py 中的路径 69 | ```bash 70 | cd ~/configs/common 71 | gedit SysPaths.py 72 | ``` 73 | 将第51行(expect KeyError: 后的那条语句)改成： 74 | ```bash 75 | paths = [ '~/gem5/full_system_images', '/n/poolfs/z/dist/m5/system' ] 76 | ``` 77 | 主要改的是前面那个地址，目的是给FS做检索. 78 | + 试运行FS 79 | 首先打开一个终端（叫它终端1） 80 | ```bash 81 | cd ~/gem5 82 | build/ARM/gem5.opt configs/example/fs.py --kernel vmlinux.arm64 --disk-image ubuntu-18.04-arm64-docker.img --bootloader ~/gem5/system/arm/bootloader/arm64/boot.arm64 --param "system.highest_el_is_64 = True" 83 | ``` 84 | 另起一个终端（叫它终端2） 85 | ```bash 86 | cd ~/gem5/util/term 87 | sudo ./m5term localhost 3456 88 | ``` 89 | 等待几分钟后加载完成，即可在终端2运行FS模拟的linux，输入help即可查看可用命令. 90 | 注： 91 | 1. 'localhost'后的'3456'是第一个默认端口，若再起终端3则可用'3457'，详见终端1有关输出. 92 | 2. 在终端2中执行'ls'命令可能会出现没有文件的情况，此时不要慌张，检查当前的目录是~还是/， 如果是~，执行 `cd / ` 切换到根目录再ls即可. 93 | 94 | ##向linux内部添加文件 95 | + 首先需要建立img与本机之间的关系，本文采用的是linux的mount命令. 96 | ```bash 97 | cd ~/gem5 98 | sudo util/gem5img.py mount full_system_images/disks/ubuntu-18.04-arm64-docker.img ~/mnt 99 | ``` 100 | mount指令执行之后即建立了aarch64-ubuntu-trusty-headless.img和~/mnt之间的联系，对img的所有操作（例如删除或添加文件都可以cd到 ~/mnt进行）. 101 | + 添加文件 102 | ```bash 103 | cd ~/gem5 104 | sudo scp -r mountfile ~/mnt 105 | ``` 106 | scp是linux中的复制命令，-r代表将整个文件夹全部复制；mountflie是我存放已编译好的程序的文件夹，位置是~/gem5/mountfile，有关mountfile内的源文件以及编译后文件请见附录. 107 | + 在文件复制完成后img里实际就已经同步了我们所复制的文件，此时输入 108 | ```bash 109 | cd ~/gem5 110 | sudo util/gem5img.py umount ~/mnt 111 | ``` 112 | img和我们~/mnt文件夹的联系到此就解除啦. 113 | + 在FS中尝试运行我们同步的文件 114 | 首先启动系统 115 | ```bash 116 | cd ~/gem5 117 | build/ARM/gem5.opt configs/example/fs.py --kernel vmlinux.arm64 --disk-image ubuntu-18.04-arm64-docker.img --bootloader ~/gem5/system/arm/bootloader/arm64/boot.arm64 --param "system.highest_el_is_64 = True" 118 | ``` 119 | ```bash 120 | cd ~/gem5/util/term 121 | sudo ./m5term localhost 3456 122 | ``` 123 | 等待系统加载完成后 124 | ```bash 125 | cd /mountfile 126 | ./hello_par_static 127 | ``` 128 | 系统输出 129 | ```bash 130 | root@aarch64-gem5:/mountfile# ./test_par_static 131 | 0123456789 132 | ``` 133 | 成功输出结果，但程序似乎是被串行执行的，因为按照附录hello_par.cpp的程序，多线程执行下输出应该是乱序的.在下面的拓展部分中，将会证明按照之前那么做程序只是单线程执行的，并给出了多线程执行的方法. 134 | 135 | ##拓展 136 | + 之前在FS下执行多线程程序最多只能有一个线程，采用测试程序输出如下所示： 137 | ```bash 138 | root@aarch64-gem5:/mountfile# ./hello_par_static 139 | Hello World from thread = 0 140 | Number of threads = 1 141 | ``` 142 | + 解决这个问题的方法是编译device tree文件，即给gem5指定硬件（例如即将用到的多核CPU） 143 | ```bash 144 | cd ~/gem5/system/arm 145 | make -C dt 146 | ``` 147 | 等待编译完成后，文件夹出现很多以.dtb为后缀的文件，其含义是device tree binaries，即device tree的二进制文件。此处注意，原来有的以.dts为后缀的文件是编译前的源文件，计算机没有办法直接读，要将其编译为.dtb的二进制文件后才能读取。 148 | + 有了device tree后原命令变成 149 | ```bash 150 | cd ~/gem5 151 | build/ARM/gem5.opt configs/example/fs.py --kernel vmlinux.arm64 --disk-image ubuntu-18.04-arm64-docker.img --bootloader ~/gem5/system/arm/bootloader/arm64/boot.arm64 --param "system.highest_el_is_64 = True" --dtb-filename ~/gem5/system/arm/dt/armv8_gem5_v1_2cpu.dtb --cpu-type AtomicSimpleCPU -n 2 152 | ``` 153 | 需要注意到这个命令与原命令不同的是加了两个后缀： 154 | ```bash 155 | --dtb-filename ~/gem5/system/arm/dt/armv8_gem5_v1_2cpu.dtb 156 | --cpu-type AtomicSimpleCPU -n 2 157 | ``` 158 | dtb-filename顾名思义，就是制定了.dtb文件的路径；cpu-type是指定CPU类型，后面的-n 2 是CPU的核数（这里是2核）. 159 | + 采用更新后的指令启动FS下的linux 160 | ```bash 161 | cd ~/gem5 162 | build/ARM/gem5.opt configs/example/fs.py --kernel vmlinux.arm64 --disk-image ubuntu-18.04-arm64-docker.img --bootloader ~/gem5/system/arm/bootloader/arm64/boot.arm64 --param "system.highest_el_is_64 = True" --dtb-filename ~/gem5/system/arm/dt/armv8_gem5_v1_2cpu.dtb --cpu-type AtomicSimpleCPU -n 2 163 | ``` 164 | ```bash 165 | cd ~/gem5/util/term 166 | sudo ./m5term localhost 3456 167 | ``` 168 | 启动后首先采用测试程序./hello_par_static测试是否是多线程 169 | ```bash 170 | root@aarch64-gem5:/mountfile# ./hello_par_static 171 | Hello World from thread = 0 172 | Number of threads = 2 173 | Hello World from thread = 1 174 | ``` 175 | 显示为2个线程，与2核CPU相符. 176 | 再运行之前顺序输出的./test_par_static 177 | ```bash 178 | root@aarch64-gem5:/mountfile# ./test_par_static 179 | 0125367489 180 | ``` 181 | 输出是乱序，符合预期. 182 | 最后测试多线程是否带来了性能的提升，分别运行未进行openmp优化的./test2_un_static和./test2_static，观察执行时间的改变: 183 | ```bash 184 | root@aarch64-gem5:/mountfile# ./test2_un_static 185 | 10000 186 | 0 187 | 1000 188 | 2000 189 | 3000 190 | 4000 191 | 5000 192 | 6000 193 | 7000 194 | 8000 195 | 9000 196 | Total time:0.001567 197 | Total time:1.567ms 198 | ``` 199 | ```bash 200 | root@aarch64-gem5:/mountfile# ./test2_static 201 | 10000 202 | 0 203 | 5000 204 | 1000 205 | 6000 206 | 2000 207 | 7000 208 | 3000 209 | 8000 210 | 4000 211 | 9000 212 | Total time:0.000836 213 | Total time:0.836ms 214 | ``` 215 | openmp优化后相较于优化前带来了执行速度接近一倍的提升，与多线程理论上带来的优化相符. 至此，FS运行linux(arm)的实验画上了完美的句号. 216 | 217 | ##小结 218 | + 这次实验花费了将近一周的时间，可能看起来实验记录很顺利，但实际做起来各种各样的问题解决起来还是很费功夫的. 说到这里，我认为这次实验让我收获最大的是我为了解决程序运行中，而不得不深入了解gem5的代码结构，加深了对FS的理解，从而从只会按教程跑样例变成了可以根据实际需要进行调整. 219 | + FS下的ARM和X86对静态编译文件的支持度不同。在X86架构下，编译时静态链接的程序无法运行，显示错误为segfault，在google上也查询不到有关的解决方法，这就导致了FS的X86下很难跑openmp的程序。为什么说很难呢，因为FS下的linux实测编译速度巨慢，简单的hello world程序十分钟都没编译好（也不排除根本就不能编译），非静态链接的程序又会导致库以及glibc版本的不兼容，总之FS下的X86对openmp的支持不太好. 反观FS下的ARM，可以完美运行静态链接的程序（但不能运行非静态链接的程序，与X86恰好相反），进行模拟的结果也很符合理论，我认为是优秀的硬件仿真方式. 220 | + Openmp能带来很高的执行效率优化. 我一开始想FS下的能做到这么高程度的优化是因为CPU太理想化了，实际多核CPU还要考虑缓存一致性等因素优化达不到这么多，于是我又在本机的linux上运行了之前的测时程序，惊奇的发现几乎多线程并行的执行时间都能达到非多线程运行的${\frac{1}{n}}$. 不过后来又思考了一下，好像是因为我写的程序设置并行的代码段都是没有依赖关系的，也就不需要考虑data hazard；如果遇到依赖关系强的语句，就正常的顺序执行，等到遇到大规模的独立运算，再调用omp语句多线程执行. 221 | 222 | 223 | ##附录 224 | 1. ~/gem5/mountfile中的文件及其编译指令 225 | + hello.cpp 226 | ```cpp 227 | #include 228 | using namespace std; 229 | 230 | int main(){ 231 | cout<<"Hello!"< 242 | 243 | using namespace std; 244 | int main() 245 | { 246 | #pragma omp parallel for 247 | for (int i=0; i<10; i++) 248 | { 249 | cout << i; 250 | } 251 | 252 | return 0; 253 | } 254 | ``` 255 | 编译命令 256 | ```bash 257 | arm-linux-gnueabi-g++ test_par.cpp -o test_par_static -static -fopenmp 258 | ``` 259 | + hello_par.cpp 260 | ```cpp 261 | #include 262 | #include 263 | #include 264 | 265 | int main() 266 | { 267 | int nthreads, tid; 268 | 269 | /* Fork a team of threads giving them their own copies of variables */ 270 | #pragma omp parallel private(nthreads, tid) 271 | { 272 | 273 | /* Obtain thread number */ 274 | tid = omp_get_thread_num(); 275 | printf("Hello World from thread = %d\n", tid); 276 | 277 | /* Only master thread does this */ 278 | if (tid == 0) 279 | { 280 | nthreads = omp_get_num_threads(); 281 | printf("Number of threads = %d\n", nthreads); 282 | } 283 | 284 | } /* All threads join master thread and disband */ 285 | return 0; 286 | } 287 | ``` 288 | 编译命令 289 | ```bash 290 | arm-linux-gnueabi-g++ hello_par.cpp -o hello_par_static -static -fopenmp 291 | ``` 292 | + test2.cpp 293 | ```bash 294 | #include 295 | #include 296 | #include 297 | 298 | using namespace std; 299 | 300 | long long N; 301 | 302 | clock_t start,End; 303 | 304 | int main() 305 | { 306 | cin >> N; 307 | start=clock(); 308 | 309 | #pragma omp parallel for 310 | for (int i=0; i 330 | #include 331 | #include 332 | 333 | using namespace std; 334 | 335 | long long N; 336 | 337 | clock_t start,End; 338 | 339 | int main() 340 | { 341 | cin >> N; 342 | start=clock(); 343 | 344 | //#pragma omp parallel for 345 | for (int i=0; i 40 | #include 41 | 42 | using namespace std; 43 | 44 | long long N = 1e5; 45 | 46 | int main() 47 | { 48 | 49 | for (int i=0; i 73 | #include 74 | #include "gem5/m5ops.h" //add 75 | 76 | using namespace std; 77 | 78 | long long N = 1e5; 79 | 80 | int main() 81 | { 82 | 83 | m5_reset_stats(0,0); //add 84 | 85 | for (int i=0; i 129 | #include 130 | #include 131 | 132 | using namespace std; 133 | 134 | long long N = 1e5; 135 | 136 | clock_t start,End; 137 | 138 | int main() 139 | { 140 | start = clock(); 141 | 142 | for (int i=0; i 93 | #include 94 | #include "gem5/m5ops.h" 95 | 96 | using namespace std; 97 | 98 | long long N = 1e4; 99 | 100 | int main() 101 | { 102 | 103 | for (int i=0; i<2*N; i++) 104 | { 105 | if(!(i%(N/10))) cout << i+1 <1) holders of the requested data. (Count) 61 | system.voltage_domain.voltage 1 # Voltage in Volts (Volt) 62 | system.workload.inst.arm 0 # number of arm instructions executed (Count) 63 | system.workload.inst.quiesce 0 # number of quiesce instructions executed (Count) 64 | 65 | ---------- End Simulation Statistics ---------- 66 | 67 | ---------- Begin Simulation Statistics ---------- 68 | …… 69 | ---------- End Simulation Statistics ---------- 70 | 71 | ---------- Begin Simulation Statistics ---------- 72 | …… 73 | ---------- End Simulation Statistics ---------- 74 | ``` 75 | 在stats.txt中有多个Begin Simultaion与End Simulation，这是因为 "m5_dump_stats(0,0);" 会对stats.txt进行写入，每个写入会增加一组Begin - End，除了 "m5_dump_stats(0,0);" 会写入之外，程序运行完成（即 return 0; ）之后会自动再写入一组Begin - End. 76 | 与此同时，stats.txt中还有程序运行数据（时间，tick等）、CPU的各项数据以及MEM的各项数据. 77 | + 有了前面的铺垫，接下来就要讨论一下各种情况下的测试. 78 | 79 | ##得到一个程序中的某个代码段的debug数据 80 | + 这个讨论需要分两种情况： 81 | 1. 代码段不需要切换不同的CPU. 82 | 2. 代码段需要切换不同的CPU. 83 | + 不需要切换CPU的情况最为简单，**只需要在程序内部关注的代码段前后增加reset与dump指令即可，如果有多个代码段，就增加多组reset与dump**，其中reset是清空之前的数据，dump则是数据的写入. 84 | + 下面举一个容易理解的例子： 85 | ```cpp 86 | m5_reset_stats(0,0); //add 87 | 88 | for (int i=0; i 164 | 165 | int main(){ 166 | m5_reset_stats(0,0); 167 | …… 168 | m5_dump_stats(0,0); 169 | } 170 | ``` 171 | 在编译时按gem5_checkpoint.md中的过程做即可. 172 | 173 | ##得到多个完整程序的debug数据 174 | + 这个的方法只有写运行脚本了，举个例子： 175 | ``` 176 | configs/test.rcS: 177 | #!/bin/sh 178 | # Wait for system to calm down 179 | sleep 10 180 | # Take a checkpoint in 100000 ticks 181 | m5 checkpoint 100000 182 | # Reset the stats 183 | m5 resetstats 184 | # Run hello 185 | /mountfile/hello 186 | /mountfile/hello2 187 | # Exit the simulation 188 | m5 exit 189 | ``` 190 | 在执行的时候加后缀--script=./configs/test.rcS 191 | + 这个暂时没想到更好的办法，如果有好的想法欢迎讨论，不过一般来说需要测多个程序的情况不多，遇到要测多个的都是把单个的数据相加，似乎也可以，但是会麻烦很多. 192 | 193 | ##小结 194 | + 这篇报告对讨论以下几种类型的debug打印进行了讨论： 195 | 1. 运行一个程序中的某个代码段，例如一个for循环，或者从语句A到语句B. 196 | 2. 运行一个完整程序的debug打印. 197 | 3. 运行多个完整程序的debug打印. 198 | + 其实如果只是单纯统计数据并不是很需要checkpoint，需要的是reset和dump，不过可能checkpoint是为了后续调试方便，所以在debug方式的讨论中我都加了checkpoint. 199 | + reset和dump并不是需要严格的一一对应，上文那么写是为了测试方便，实际情况下可以灵活调整的. 200 | + 测试的结果是FS模式下通过上述方法得到的数据和SE模式下误差在5%以内，故认为是合理的. 201 | 202 | --- 203 | 204 | ##附录 205 | + test.cpp 206 | ```cpp 207 | #include 208 | #include 209 | #include "gem5/m5ops.h" 210 | 211 | using namespace std; 212 | 213 | long long N = 1e4; 214 | 215 | int main() 216 | { 217 | 218 | for (int i=0; i<2*N; i++) 219 | { 220 | if(!(i%(N/10))) cout << i < 243 | #include 244 | #include "gem5/m5ops.h" 245 | 246 | using namespace std; 247 | 248 | long long N = 1e4; 249 | 250 | int main() 251 | { 252 | for (int i=0; i 281 | #include 282 | #include "gem5/m5ops.h" 283 | 284 | using namespace std; 285 | 286 | long long N = 1e4; 287 | 288 | int main() 289 | { 290 | 291 | for (int i=0; i<2*N; i++) 292 | { 293 | if(!(i%(N/10))) cout << i+1 < ${REC_ROUTE}/${SE_NAME}/${SE_NAME}_${SE_SUFFIX}/$i.txt & 18 | done 19 | 20 | else 21 | echo SE_OR_FS should be SE 22 | fi 23 | 24 | # 将完成的结果写到文件里面 25 | echo ${SE_NAME}_${SE_SUFFIX} has been done! >> /home/data/ChenRuiyang/time_rec/done_tests.txt -------------------------------------------------------------------------------- /simpoint_GEM5/process/process_sim.sh: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #!/bin/bash 2 | 3 | NAME=$1 4 | 5 | # 注：这里是 ./configs 而不是 ../configs 是因为调用它的文件在上一级 6 | . ./configs/configs_${NAME}.sh 7 | 8 | if [ ${SE_OR_FS} == SE ];then 9 | # 下面两行是清空记录的数据的文件夹 10 | rm -r ${REC_ROUTE}/${SE_NAME}; 11 | mkdir ${REC_ROUTE}/${SE_NAME}; 12 | # 下面三行依次是初始化、使用simpoint计算切分点和权重、依据算出来的结果写checkpoint 13 | cd ${SH_ROUTE};nohup time bash sim_init.sh ${NAME} > ${REC_ROUTE}/${SE_NAME}/${SE_NAME}_init.txt 14 | cd ${SH_ROUTE};nohup time bash sim_generate_sim_weight.sh ${NAME} > ${REC_ROUTE}/${SE_NAME}/${SE_NAME}_sim_weight.txt 15 | cd ${SH_ROUTE};nohup time bash sim_generate_checkpoint.sh ${NAME} > ${REC_ROUTE}/${SE_NAME}/${SE_NAME}_checkpoint.txt 16 | # times 是读写了多少个 checkpoint 17 | times=$(ls ${GEM5_PATH}/${SE_OUT_DIR_CHECKPOINT} | grep simpoint | wc -l) 18 | mkdir ${REC_ROUTE}/${SE_NAME}/${SE_NAME}_O3 19 | for ((i=1;i<=times;i++)) 20 | # 对每一个 checkpoint 做 O3 重载 21 | do cd ${SH_ROUTE};nohup time bash sim_O3.sh $i ${NAME} > ${REC_ROUTE}/${SE_NAME}/${SE_NAME}_O3/$i.txt & 22 | done 23 | 24 | else 25 | echo SE_OR_FS should be SE 26 | fi 27 | 28 | # 将完成的结果写到文件里面 29 | echo ${NAME} has been done! >> /home/data/ChenRuiyang/time_rec/done_tests.txt -------------------------------------------------------------------------------- /simpoint_GEM5/process_all_tests.py: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | import os 2 | import argparse 3 | 4 | # tests 里的是 configs_XXX.sh 后面的 XXX 5 | # 例: configs_example.sh 中的 XXX 为 example 6 | # 如果要同时做多组就写成 tests=['example1','example2','example3',...] 7 | sim_tests=['example'] 8 | reload_tests=['example'] 9 | 10 | parser=argparse.ArgumentParser(description='A tool for simpoint and reload checkpoints') 11 | parser.add_argument("-n","--name",help="use NAME to replace the original test.") 12 | parser.add_argument("-s","--simpoint",help="use simpoint to generate checkpoint", 13 | action="store_true") 14 | parser.add_argument("-r","--reload",help="use new parms to reload checkpoint", 15 | action="store_true") 16 | args=parser.parse_args() 17 | #print(args) 18 | 19 | def simpoint(tests): 20 | for item in tests: 21 | # 第一个是进行 Simpoint 模拟的，第二个是正常跑的，是验证 Simpoint 结果准确性的， 22 | # 理论上生成 Simpoint 就可以了，第二行命令可以注释掉 23 | # ">" 后面的是将运行的输出重定向的地址，改成自己的即可 24 | os.system('nohup time bash process/process_sim.sh '+item+' > \ 25 | /home/data/ChenRuiyang/time_rec/'+item+'_process.txt &') 26 | #os.system('nohup time bash process/process_normal.sh '+item+' > \ 27 | # /home/data/ChenRuiyang/time_rec/'+item+'_normal.txt &') 28 | 29 | def reload(tests): 30 | for item in tests: 31 | # 同上，只改了.sh文件的名字，执行重载操作 32 | # ">" 后面的是将运行的输出重定向的地址，改成自己的即可 33 | os.system('nohup time bash process/process_reload.sh '+item+' > \ 34 | /home/data/ChenRuiyang/time_rec/'+item+'_reload.txt &') 35 | 36 | if args.name: 37 | sim_tests=reload_tests=[args.name] 38 | print("Using [",args.name,"] as the new test suffix.") 39 | print() 40 | 41 | # 这里不能 simpoint 和 reload 同时做， 42 | # 因为 reload 需要 simpoint 的结果. 43 | if args.simpoint: 44 | print("Starting simpoint!") 45 | print() 46 | simpoint(sim_tests) 47 | elif args.reload: 48 | print("Starting Reload!") 49 | print() 50 | reload(reload_tests) 51 | else: 52 | print("Please give operations.") 53 | print("Use -h to get help") 54 | print() -------------------------------------------------------------------------------- /simpoint_GEM5/sim/sim_O3.sh: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #!/bin/bash 2 | 3 | . ../configs/configs_$2.sh 4 | 5 | cd ${GEM5_PATH} 6 | 7 | if [ ${SE_OR_FS} == SE ];then 8 | 9 | build/${ARCH}/gem5.${METHOD} --outdir=${SE_OUT_DIR_O3}/$1 \ 10 | configs/example/se.py \ 11 | ${CPU_PARM} \ 12 | ${CACHE_PRAM} \ 13 | ${MEM_PRAM} \ 14 | -c ${SE_ELF_ROUTE} \ 15 | -o "${SE_INPUT_ROUTE}${OPTIONS}" \ 16 | --restore-simpoint-checkpoint -r $1 --checkpoint-dir ${SE_OUT_DIR_CHECKPOINT} 17 | 18 | else 19 | echo SE_OR_FS should be SE or FS 20 | fi 21 | 22 | -------------------------------------------------------------------------------- /simpoint_GEM5/sim/sim_generate_checkpoint.sh: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #!/bin/bash 2 | 3 | . ../configs/configs_$1.sh 4 | 5 | cd ${GEM5_PATH} 6 | 7 | if [ ${SE_OR_FS} == SE ];then 8 | 9 | build/${ARCH}/gem5.${METHOD} --outdir=${SE_OUT_DIR_CHECKPOINT} \ 10 | configs/example/se.py \ 11 | --take-simpoint-checkpoint=\ 12 | ${SE_simpoint_file_path},${SE_weight_file_path},\ 13 | ${interval_length},${warmup_length} \ 14 | --cpu-type=AtomicSimpleCPU \ 15 | ${CACHE_PRAM} \ 16 | ${MEM_PRAM} \ 17 | -c ${SE_ELF_ROUTE} \ 18 | -o "${SE_INPUT_ROUTE}${OPTIONS}" 19 | 20 | 21 | else 22 | echo SE_OR_FS should be SE 23 | fi 24 | 25 | -------------------------------------------------------------------------------- /simpoint_GEM5/sim/sim_generate_sim_weight.sh: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #!/bin/bash 2 | 3 | . ../configs/configs_$1.sh 4 | 5 | cd ${SIMPOINT_PATH}/bin 6 | 7 | if [ ${SE_OR_FS} == SE ];then 8 | 9 | rm -r ${SIMPOINT_PATH}/output/gem5/${SE_NAME} 10 | mkdir ${SIMPOINT_PATH}/output/gem5/${SE_NAME} 11 | 12 | ./simpoint -loadFVFile ${GEM5_PATH}/${SE_OUT_DIR_INIT}/simpoint.bb.gz \ 13 | -maxK 30 -saveSimpoints ${SE_simpoint_file_path} \ 14 | -saveSimpointWeights ${SE_weight_file_path} \ 15 | -inputVectorsGzipped 16 | 17 | else 18 | echo SE_OR_FS should be SE 19 | fi 20 | 21 | -------------------------------------------------------------------------------- /simpoint_GEM5/sim/sim_init.sh: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #!/bin/bash 2 | 3 | . ../configs/configs_$1.sh 4 | 5 | cd ${GEM5_PATH} 6 | 7 | if [ ${SE_OR_FS} == SE ];then 8 | 9 | rm -r m5out/${SE_NAME}; 10 | 11 | build/${ARCH}/gem5.${METHOD} --outdir=${SE_OUT_DIR_INIT} \ 12 | configs/example/se.py \ 13 | --simpoint-profile \ 14 | --simpoint-interval ${interval_length} \ 15 | --cpu-type=NonCachingSimpleCPU \ 16 | -c ${SE_ELF_ROUTE} \ 17 | -o "${SE_INPUT_ROUTE}${OPTIONS}" 18 | 19 | else 20 | echo SE_OR_FS should be SE 21 | fi 22 | 23 | -------------------------------------------------------------------------------- /simpoint_GEM5/sim/sim_reload.sh: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #!/bin/bash 2 | 3 | . ../configs/configs_$2.sh 4 | 5 | cd ${GEM5_PATH} 6 | 7 | if [ ${SE_OR_FS} == SE ];then 8 | 9 | build/${ARCH}/gem5.${METHOD} --outdir=${SE_OUT_DIR_RELOAD}/$1 \ 10 | configs/example/se.py \ 11 | ${CPU_PARM} \ 12 | ${CACHE_PRAM} \ 13 | ${MEM_PRAM} \ 14 | -c ${SE_ELF_ROUTE} \ 15 | -o "${SE_INPUT_ROUTE}${OPTIONS}" \ 16 | --restore-simpoint-checkpoint -r $1 --checkpoint-dir ${SE_OUT_DIR_CHECKPOINT} 17 | 18 | else 19 | echo SE_OR_FS should be SE or FS 20 | fi 21 | 22 | --------------------------------------------------------------------------------