GEM5 Garnet DVFS / NoC DVFS教程：ruby.clk_domain ruby.voltage_domain_gem5 noc开发

简介

gem5中的 NoC部分是Garnet实现的，但是Garnet并没有单独的时钟域，而是保持ruby一致，要做noc的DVFS，便是要改ruby的

改电压

#这里只是生成一个随便变量名，存一下值。改是和频率一起的
userssaved_voltage_domain = VoltageDomain(voltage = options.sys_voltage)
userssaved_voltage_domain = VoltageDomain(voltage =
['1V','0.9V','0.8V','0.7V'])
1
2
3
4

改频率

Create a seperate clock domain for Ruby

#改频率的同时顺便改一下电压值
system.ruby.clk_domain = SrcClockDomain(clock = options.ruby_clock,voltage_domain=userssaved_voltage_domain,domain_id = 0)
system.ruby.clk_domain.clock = ['1GHz','700MHz','400MHz','230MHz']

system.dvfs_handler.domains = system.ruby.clk_domain
system.dvfs_handler.enableHandler = 1
1
2
3
4
5
6

system.ruby 对应GEM5 源代码解读

system.ruby 中的system

这里的system和 fs.py中的test_sys是一个东西，来自于

test_sys = makeLinuxX86System(
            test_mem_mode, np, bm[0], args.ruby, cmdline=cmdline
        )
1
2
3

而makeLinuxX86System 来在configs/common/FSConfig.py。
test_sys代表仿真的硬件系统
同时test_sys它也是gem5最终运行时的输入

Simulation.run(args, root, test_sys, FutureClass)
1

system.ruby 中的ruby

system.ruby 的文件路径

gem5/src/sim/System.py System.cc System.hh
然而 System.py System.cc System.hh 中都搜不到ruby，也就是他们并不自带ruby的定义。
而是在fs.py中，调用了 configs/ruby/Ruby.py
Ruby.create_system(
args, True, test_sys, test_sys.iobus, test_sys._dma_ports, bootmem
)

system.ruby 是什么

configs/ruby/Ruby.py 中，调用的create_system给test_sys添加了system.ruby 这个组件。
如果用户在fs.py这个层面的文件中不调用这个函数的，system 中是不会有system.ruby的。

def create_system(
    options,
    full_system,
    system,
    piobus=None,
    dma_ports=[],
    bootmem=None,
    cpus=None,
):
    system.ruby = RubySystem()
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

RubySystem() 是什么

路径在 gem5/src/mem/ruby/system/ RubySystem.py RubySystem.cc RubySystem.hh

RubySystem() 在 gem5/src/mem/ruby/system/ RubySystem.py中如下

class RubySystem(ClockedObject):
    type = "RubySystem"
    cxx_header = "mem/ruby/system/RubySystem.hh"
    cxx_class = "gem5::ruby::RubySystem"

    randomization = Param.Bool(
        False,
        "insert random delays on message enqueue times (if True, all message \
         buffers are enforced to have randomization; otherwise, a message \
         buffer set its own flag to enable/disable randomization)",
    )
    block_size_bytes = Param.UInt32(
        64, "default cache block size; must be a power of two"
    )
    memory_size_bits = Param.UInt32(
        64, "number of bits that a memory address requires"
    )

    phys_mem = Param.SimpleMemory(NULL, "")
    system = Param.System(Parent.any, "system object")

    access_backing_store = Param.Bool(
        False,
        "Use phys_mem as the functional \
        store and only use ruby for timing.",
    )

    # Profiler related configuration variables
    hot_lines = Param.Bool(False, "")
    all_instructions = Param.Bool(False, "")
    num_of_sequencers = Param.Int("")
    number_of_virtual_networks = Param.Unsigned("")
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32

总结

我们现在知道了system. ruby 中，system是启动需要的硬件描述，ruby则是额外的加进去system的硬件模块的描述，这个增加的模块类名是RubySystem。 我们在下面两章节讲述ruby的voltage domain 和 clock domain.

ruby.clk_domain 对应GEM5 RUBY 源代码解读

system.ruby 是 RubySystem类的实例， RubySystem继承自ClockedObject

clockedObject是继承至Clocked 类。
clocked 类里有clockdomain

我们看gem5/src/sim/ClockedObject.py 可以看到clk_domain.

class ClockedObject(SimObject):
    type = "ClockedObject"
    abstract = True
    cxx_header = "sim/clocked_object.hh"
    cxx_class = "gem5::ClockedObject"

    # The clock domain this clocked object belongs to, inheriting the
    # parent's clock domain by default
    clk_domain = Param.ClockDomain(Parent.clk_domain, "Clock domain")
1
2
3
4
5
6
7
8
9

ruby.clk_domain 总结

system.ruby.clk_domain是
1 system 从fs.py中调用了FSConfig.py中的函数(名字叫makeLinuxX86System)调用，生成了system。
2. system.ruby 从fs.py 中调用了Ruby.py中的函数(名字叫Ruby.create_system），生成了system.ruby =RubySystem()
3. RubySystem继承了clockedobject，clockedobject自带了clk_domain.

ruby.voltage_domain 对应GEM5 RUBY 源代码解读

ClockedObject 中没有voltage_domain，那么继承自ClockedObject 的RubySystem 哪里来的voltage_domain ？

所以我们看看

# Create a seperate clock domain for Ruby
        test_sys.ruby.clk_domain = SrcClockDomain(
            clock=args.ruby_clock, voltage_domain=test_sys.voltage_domain
        )
1
2
3
4

也就是说，voltage domain在ruby里其实只是clokdomain的附加。

SrcClockDomain 文件路径

gem5/src/sim/ClockDomain.py 中定义了 SrcClockDomain。
也就是和ClockDomain是同一个文件。

SrcClockDomain 是什么

没错，其实就是ClockDomain 的一个扩展版而已。而且扩展的这个电压也用的不多，可以认为只是文字上在clkdomain后上加了个后缀，以便power相关的读取。
更详细的说，X ghz才影响结果，X ghz顺便捎上了电压值 Y，这个Y不影响运行，最后结果跑完了生成一串Y值，用于类似于读excel得出power相关的结果。
总计就是电压值是附加的，附属于clk。

# Source clock domain with an actual clock, and a list of voltage and frequency
# op points
class SrcClockDomain(ClockDomain):
    type = "SrcClockDomain"
    cxx_header = "sim/clock_domain.hh"
    cxx_class = "gem5::SrcClockDomain"
1
2
3
4
5
6

总结

RubySystem继承了clockedobject，clockedobject自带了clk_domain.
同时， 将 RubySystem自带的clk_domain，丰富了一下，制定为带电压的clk_domain的扩展类，也就是SrcClockDomain这个类。

# Create a seperate clock domain for Ruby
        test_sys.ruby.clk_domain = SrcClockDomain(
            clock=args.ruby_clock, voltage_domain=test_sys.voltage_domain
        )
1
2
3
4

对应GEM5 源代码解读：dvfs_handler

文件路径

gem5/src/sim/ dvfs_handler.cc dvfs_handler.hh
在 dvfs_handler.hh 中：

include

55 #include "debug/DVFS.hh"
1

56 #include “params/DVFSHandler.hh”
57 #include “sim/clock_domain.hh”
58 #include “sim/eventq.hh”
59 #include “sim/sim_object.hh”

定义domain

180 private:
181 typedef std::map<DomainID, SrcClockDomain*> Domains;
182 Domains domains;

定义 enableHandler

bool enableHandler;

bool isEnabled() const { return enableHandler; }