如何使用gem5 进行架构仿真 gem5教程

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网猴儿 2024-01-13 13:41:13

文章标签 如何使用gem5 进行架构仿真路由器网络链路 ruby 文章分类 架构后端开发

GEM5教程-互联网络

一、如何调用网络

1、简单的网络
2、Garnet 网络

二、拓扑结构

1、相关的文件
2、拓扑描述
3、在每个拓扑中，每个链路和每个路由器都可以独立地传递一个覆盖默认值的参数（在BasicLink.py和BasicRouter.py中）：

三、路由

1、基于表的路由（默认）
2、自定义路由算法

四、流量控制与路由器微体系结构

1、简单网络
2、Garnet
3、Garnet2.0

GEM5系列教程索引

一、如何调用网络

1、简单的网络

./build/ALPHA/gem5.debug \
                  configs/example/ruby_random_test.py \
                  --num-cpus=16  \
                  --num-dirs=16  \
                  --network=simple
                  --topology=Mesh_XY  \
                  --mesh-rows=4

默认网络很简单，默认拓扑是crossbar。

2、Garnet 网络

./build/ALPHA/gem5.debug \
                      configs/example/ruby_random_test.py  \
                      --num-cpus=16 \
                      --num-dirs=16  \
                      --network=garnet2.0 \
                      --topology=Mesh_XY \
                      --mesh-rows=4

二、拓扑结构

不同控制器之间的连接是通过python文件指定的。所有外部链路（控制器和路由器之间）都是双向的。所有内部链路（路由器之间）都是单向的——这允许每个链路上的每个方向权重偏向路由决策。

1、相关的文件

src/mem/ruby/network/topologies/Crossbar.py
src/mem/ruby/network/topologies/CrossbarGarnet.py
src/mem/ruby/network/topologies/Mesh_XY.py
src/mem/ruby/network/topologies/Mesh_westfirst.py
src/mem/ruby/network/topologies/MeshDirCorners_XY.py
src/mem/ruby/network/topologies/Pt2Pt.py
src/mem/ruby/network/Network.py
src/mem/ruby/network/BasicLink.py
src/mem/ruby/network/BasicRouter.py

2、拓扑描述

（1）Crossbar：每个控制器（L1/L2/目录）都连接到一个简单的交换机。每个交换机都连接到一个中央交换机（模拟横杆）。这可以通过–topology=Crossbar从命令行调用。

（2）CrossbarGarnet：每个控制器（L1/L2/目录）通过一个garnet路由器（内部模拟crossbar和分配器）连接到每个其他控制器。这可以通过–topology=CrossbarGarnet从命令行调用。

（3）Mesh_*：此拓扑要求目录数等于CPU数。路由器/交换机的数量等于系统中CPU的数量。每个路由器/交换机连接到一个L1、一个L2（如果存在）和一个目录。网格中的行数必须由–mesh-rows指定。此参数还可以创建非对称网格。

Mesh_XY：XY路线脉冲。所有x向链路的权重均为1，而所有y向链路的权重均为2。这将强制所有邮件在使用Y-links之前首先使用X-links。它可以通过–topology=Mesh_XY从命令行调用

Mesh_westfirst：西路路由。所有西向链路的权重均为1，所有其他链路的权重均为2。这将强制所有邮件在使用其他链接之前，首先使用西向链接。它可以通过–topology=Mesh_westfirst从命令行调用

（4） MeshDirCorners_XY：此拓扑要求目录数等于4。路由器/交换机的数量等于系统中CPU的数量。每个路由器/交换机连接到一个L1，一个L2（如果存在）。每个角落路由器/交换机连接到一个目录。它可以通过–topology=MeshDirCorners_XY从命令行调用。网格中的行数必须由–mesh-rows指定。采用XY路由算法。

（5）Pt2Pt：每个控制器（L1/L2/目录）通过直接链接连接到每个其他控制器。这可以通过–topology=Pt2Pt从命令行调用。

如何使用gem5 进行架构仿真 gem5教程_网络

3、在每个拓扑中，每个链路和每个路由器都可以独立地传递一个覆盖默认值的参数（在BasicLink.py和BasicRouter.py中）：

（1）链接参数：

延迟：链接内的遍历延迟。

权值：与此链接关联的权重。此参数由路由表在决定路由时使用，如下路由中所述。

带宽因数：仅用于简单网络以字节为单位指定链接宽度。这转化为带宽乘数（simple/SimpleLink.cc），单个链路带宽变为带宽乘数x端点带宽（在SimpleNetwork.py中指定）。在garnet中，带宽由GarnetNetwork.py中的ni_flit_size指定）

（2）内部链接参数：

src_outport：源路由器的输出端口的名称字符串。

dst_inport：目标路由器上输入端口的名称字符串。

路由器可以使用这两个参数在garent2.0中实现自定义路由算法（参见路由）。

（3）路由器参数：

延迟：每个路由器的延迟。仅由garent2.0支持。

三、路由

1、基于表的路由（默认）

基于拓扑结构，最短路径图遍历用于填充每个路由器/交换机的路由表。这是在src/mem/ruby/network/Topology.cc中完成的。默认的路由算法是基于表的，并尝试选择具有最少链接遍历次数的路由。可以在拓扑文件中为链接赋予权重，以对不同的路由算法建模。例如，在Mesh_XY.py和MeshDirCorners_XY.py中，Y方向链接的权重为2，而X方向链接的权重为1，从而产生XY遍历。在Mesh_westfirst.py中，西方链接的权重为1，所有其他链接的权重为2。在garnet2.0中，路由算法在具有相同权重的链路之间随机选择。在简单的网络中，它静态地在具有相等权重的链路之间进行选择。

2、自定义路由算法

在garent2.0中，我们提供了实现自定义（包括自适应）路由算法的额外支持（请参见src/mem/ruby/network/garent2.0/RoutingUnit.cc中的outportComputeXY（））。链路的src_outport和dst_inport字段可用于为每个链路提供自定义名称（例如，如果是网格，则为方向），并且这些字段可在garnet内部用于实现任何路由算法。可以通过设置–routing algorithm=2从命令行中选择自定义路由算法。请参阅configs/network/Network.py和src/mem/ruby/network/garnet2.0/GarnetNetwork.py