gem5を構成するSimObjectを追加するためのチュートリアルをやってみる。
前章で作成したSimObjectの標準出力をデバッグ機能に変更してみる。
gem5はprintfスタイルのトレース・デバッグ機能をサポートしており、これを使うためにはdebug flagを使用する。このフラグによってすべてのコンポーネントがdebug-print文を使用することができる。gem5を実行したとき、debug flagを使用してどのデバッグオプションを使用するか指定できる。
デバッグフラグの使用
例えば、simple.pyスクリプトにおいてDRAMデバッグフラグを使用することによって、以下のような出力を得ることができる。これによって非常に多くのデバッグ情報が出力されることに注意すること。
$ ./build/X86/gem5.opt --debug-flags=DRAM configs/learning_gem5/part1/simple.py | head -n 50
gem5 Simulator System. http://gem5.org
DRAM device capacity (gem5 is copyrighted software; use the --copyright option for details.
gem5 compiled Jan 3 2017 16:03:38
gem5 started Jan 3 2017 16:09:53
gem5 executing on chinook, pid 19223
command line: build/X86/gem5.opt --debug-flags=DRAM configs/learning_gem5/part1/simple.py
Global frequency set at 1000000000000 ticks per second
0: system.mem_ctrl: Memory capacity 536870912 (536870912) bytes
0: system.mem_ctrl: Row buffer size 8192 bytes with 128 columns per row buffer
0: system.remote_gdb.listener: listening for remote gdb #0 on port 7000
Beginning simulation!
info: Entering event queue @ 0. Starting simulation...
0: system.mem_ctrl: recvTimingReq: request ReadReq addr 400 size 8
0: system.mem_ctrl: Read queue limit 32, current size 0, entries needed 1
0: system.mem_ctrl: Address: 400 Rank 0 Bank 0 Row 0
0: system.mem_ctrl: Read queue limit 32, current size 0, entries needed 1
0: system.mem_ctrl: Adding to read queue
0: system.mem_ctrl: Request scheduled immediately
0: system.mem_ctrl: Single request, going to a free rank
0: system.mem_ctrl: Timing access to addr 400, rank/bank/row 0 0 0
0: system.mem_ctrl: Activate at tick 0
0: system.mem_ctrl: Activate bank 0, rank 0 at tick 0, now got 1 active
0: system.mem_ctrl: Access to 400, ready at 46250 bus busy until 46250.
46250: system.mem_ctrl: processRespondEvent(): Some req has reached its readyTime
46250: system.mem_ctrl: number of read entries for rank 0 is 0
46250: system.mem_ctrl: Responding to Address 400.. 46250: system.mem_ctrl: Done
77000: system.mem_ctrl: recvTimingReq: request ReadReq addr 400 size 8
77000: system.mem_ctrl: Read queue limit 32, current size 0, entries needed 1
77000: system.mem_ctrl: Address: 400 Rank 0 Bank 0 Row 0
77000: system.mem_ctrl: Read queue limit 32, current size 0, entries needed 1
77000: system.mem_ctrl: Adding to read queue
77000: system.mem_ctrl: Request scheduled immediately
77000: system.mem_ctrl: Single request, going to a free rank
77000: system.mem_ctrl: Timing access to addr 400, rank/bank/row 0 0 0
77000: system.mem_ctrl: Access to 400, ready at 101750 bus busy until 101750.
101750: system.mem_ctrl: processRespondEvent(): Some req has reached its readyTime
101750: system.mem_ctrl: number of read entries for rank 0 is 0
101750: system.mem_ctrl: Responding to Address 400.. 101750: system.mem_ctrl: Done
132000: system.mem_ctrl: recvTimingReq: request ReadReq addr 400 size 8
132000: system.mem_ctrl: Read queue limit 32, current size 0, entries needed 1
132000: system.mem_ctrl: Address: 400 Rank 0 Bank 0 Row 0
132000: system.mem_ctrl: Read queue limit 32, current size 0, entries needed 1
132000: system.mem_ctrl: Adding to read queue
132000: system.mem_ctrl: Request scheduled immediately
132000: system.mem_ctrl: Single request, going to a free rank
132000: system.mem_ctrl: Timing access to addr 400, rank/bank/row 0 0 0
132000: system.mem_ctrl: Access to 400, ready at 156750 bus busy until 156750.
156750: system.mem_ctrl: processRespondEvent(): Some req has reached its readyTime
156750: system.mem_ctrl: number of read entries for rank 0 is 0
もしくは、CPUの実行した命令のトレースを出力するために、Execデバッグフラグを使用することができる。このデバッグフラグによって、CPUがどのような命令を実行したかのトレースを得ることができる。
$ ./build/X86/gem5.opt --debug-flags=Exec configs/learning_gem5/part1/simple.py | head -n 50
gem5 Simulator System. http://gem5.org
gem5 is copyrighted software; use the --copyright option for details.
gem5 compiled Jan 3 2017 16:03:38
gem5 started Jan 3 2017 16:11:47
gem5 executing on chinook, pid 19234
command line: build/X86/gem5.opt --debug-flags=Exec configs/learning_gem5/part1/simple.py
Global frequency set at 1000000000000 ticks per second
0: system.remote_gdb.listener: listening for remote gdb #0 on port 7000
warn: ClockedObject: More than one power state change request encountered within the same simulation tick
Beginning simulation!
info: Entering event queue @ 0. Starting simulation...
77000: system.cpu T0 : @_start : xor rbp, rbp
77000: system.cpu T0 : @_start.0 : XOR_R_R : xor rbp, rbp, rbp : IntAlu : D=0x0000000000000000
132000: system.cpu T0 : @_start+3 : mov r9, rdx
132000: system.cpu T0 : @_start+3.0 : MOV_R_R : mov r9, r9, rdx : IntAlu : D=0x0000000000000000
187000: system.cpu T0 : @_start+6 : pop rsi
187000: system.cpu T0 : @_start+6.0 : POP_R : ld t1, SS:[rsp] : MemRead : D=0x0000000000000001 A=0x7fffffffee30
250000: system.cpu T0 : @_start+6.1 : POP_R : addi rsp, rsp, 0x8 : IntAlu : D=0x00007fffffffee38
250000: system.cpu T0 : @_start+6.2 : POP_R : mov rsi, rsi, t1 : IntAlu : D=0x0000000000000001
360000: system.cpu T0 : @_start+7 : mov rdx, rsp
360000: system.cpu T0 : @_start+7.0 : MOV_R_R : mov rdx, rdx, rsp : IntAlu : D=0x00007fffffffee38
415000: system.cpu T0 : @_start+10 : and rax, 0xfffffffffffffff0
415000: system.cpu T0 : @_start+10.0 : AND_R_I : limm t1, 0xfffffffffffffff0 : IntAlu : D=0xfffffffffffffff0
415000: system.cpu T0 : @_start+10.1 : AND_R_I : and rsp, rsp, t1 : IntAlu : D=0x0000000000000000
470000: system.cpu T0 : @_start+14 : push rax
470000: system.cpu T0 : @_start+14.0 : PUSH_R : st rax, SS:[rsp + 0xfffffffffffffff8] : MemWrite : D=0x0000000000000000 A=0x7fffffffee28
491000: system.cpu T0 : @_start+14.1 : PUSH_R : subi rsp, rsp, 0x8 : IntAlu : D=0x00007fffffffee28
546000: system.cpu T0 : @_start+15 : push rsp
546000: system.cpu T0 : @_start+15.0 : PUSH_R : st rsp, SS:[rsp + 0xfffffffffffffff8] : MemWrite : D=0x00007fffffffee28 A=0x7fffffffee20
567000: system.cpu T0 : @_start+15.1 : PUSH_R : subi rsp, rsp, 0x8 : IntAlu : D=0x00007fffffffee20
622000: system.cpu T0 : @_start+16 : mov r15, 0x40a060
622000: system.cpu T0 : @_start+16.0 : MOV_R_I : limm r8, 0x40a060 : IntAlu : D=0x000000000040a060
732000: system.cpu T0 : @_start+23 : mov rdi, 0x409ff0
732000: system.cpu T0 : @_start+23.0 : MOV_R_I : limm rcx, 0x409ff0 : IntAlu : D=0x0000000000409ff0
842000: system.cpu T0 : @_start+30 : mov rdi, 0x400274
842000: system.cpu T0 : @_start+30.0 : MOV_R_I : limm rdi, 0x400274 : IntAlu : D=0x0000000000400274
952000: system.cpu T0 : @_start+37 : call 0x9846
952000: system.cpu T0 : @_start+37.0 : CALL_NEAR_I : limm t1, 0x9846 : IntAlu : D=0x0000000000009846
952000: system.cpu T0 : @_start+37.1 : CALL_NEAR_I : rdip t7, %ctrl153, : IntAlu : D=0x00000000004001ba
952000: system.cpu T0 : @_start+37.2 : CALL_NEAR_I : st t7, SS:[rsp + 0xfffffffffffffff8] : MemWrite : D=0x00000000004001ba A=0x7fffffffee18
973000: system.cpu T0 : @_start+37.3 : CALL_NEAR_I : subi rsp, rsp, 0x8 : IntAlu : D=0x00007fffffffee18
973000: system.cpu T0 : @_start+37.4 : CALL_NEAR_I : wrip , t7, t1 : IntAlu :
1042000: system.cpu T0 : @__libc_start_main : push r15
1042000: system.cpu T0 : @__libc_start_main.0 : PUSH_R : st r15, SS:[rsp + 0xfffffffffffffff8] : MemWrite : D=0x0000000000000000 A=0x7fffffffee10
1063000: system.cpu T0 : @__libc_start_main.1 : PUSH_R : subi rsp, rsp, 0x8 : IntAlu : D=0x00007fffffffee10
1118000: system.cpu T0 : @__libc_start_main+2 : movsxd rax, rsi
1118000: system.cpu T0 : @__libc_start_main+2.0 : MOVSXD_R_R : sexti rax, rsi, 0x1f : IntAlu : D=0x0000000000000001
1173000: system.cpu T0 : @__libc_start_main+5 : mov r15, r9
1173000: system.cpu T0 : @__libc_start_main+5.0 : MOV_R_R : mov r15, r15, r9 : IntAlu : D=0x0000000000000000
1228000: system.cpu T0 : @__libc_start_main+8 : push r14
実際、Execフラグは複数のデバッグフラグの集合体である。—debug-helpパラメータによって、フラグの種類を確認できる。
Base Flags:
Activity: None
AddrRanges: None
Annotate: State machine annotation debugging
AnnotateQ: State machine annotation queue debugging
AnnotateVerbose: Dump all state machine annotation details
BaseXBar: None
Branch: None
Bridge: None
CCRegs: None
CMOS: Accesses to CMOS devices
Cache: None
CacheComp: None
CachePort: None
CacheRepl: None
CacheTags: None
CacheVerbose: None
Checker: None
Checkpoint: None
ClockDomain: None
...
Compound Flags:
All: Controls all debug flags. It should not be used within C++ code.
All Base Flags
AnnotateAll: All Annotation flags
Annotate, AnnotateQ, AnnotateVerbose
CacheAll: None
Cache, CacheComp, CachePort, CacheRepl, CacheVerbose, HWPrefetch
DiskImageAll: None
DiskImageRead, DiskImageWrite
...
XBar: None
BaseXBar, CoherentXBar, NoncoherentXBar, SnoopFilter
新しいデバッグフラグの追加
前節では、SimObject内の出力をstd::coutによって記述したが、これは推奨されていない。その代わりに、gem5のデバッグ機能を使用するべきである。
新しいデバッグフラグを使用するためにはSConscriptファイルを使用する。hello objectコード(src/learning_gem5/SConscrpt)に以下を追加する。
DebugFlag('HelloExample')
これは "HelloExample "というデバッグフラグを宣言している。これで、SimObjectのデバッグ文にこれを使うことができる。
SConscriptファイルでフラグを宣言することにより、デバッグフラグを使用するためのデバッグヘッダが自動的に生成される。このヘッダーファイルはデバッグディレクトリにあり、SConscriptファイルで宣言したものと同じ名前（および大文字）を持つ。したがって、デバッグフラグを使う予定のファイルには、自動生成されたヘッダーファイルをインクルードする必要がある。
hello_object.ccファイルでは、ヘッダーファイルをインクルードする必要がある。
#include "base/trace.hh" #include "debug/HelloExample.hh"
必要なヘッダー・ファイルをインクルードしたので、std::coutコールをデバッグ・ステートメントに置き換えてみよう。
DPRINTF(HelloExample, "Created the hello object\n");
DPRINTFはC++マクロである。最初のパラメータはSConscriptファイルで宣言されたデバッグフラグである。src/learning_gem5/SConscriptファイルで宣言したので、HelloExampleフラグを使うことができる。残りの引数は変数で、printf文に渡すようなものなら何でもいい。 さて、gem5を再コンパイルし、"HelloExample "デバッグ・フラグを付けて実行すると、次のような結果が得られる。
$ ./scons build/X86/gem5.opt $ ./build/X86/gem5.opt --debug-flags=HelloExample configs/learning_gem5/part2/run_hello.py
gem5 Simulator System. http://gem5.org
gem5 is copyrighted software; use the --copyright option for details.
gem5 compiled Jan 4 2017 09:40:10
gem5 started Jan 4 2017 09:41:01
gem5 executing on chinook, pid 29078
command line: build/X86/gem5.opt --debug-flags=HelloExample configs/learning_gem5/part2/run_hello.py
Global frequency set at 1000000000000 ticks per second
0: hello: Created the hello object
Beginning simulation!
info: Entering event queue @ 0. Starting simulation...
Exiting @ tick 18446744073709551615 because simulate() limit reached
