Champsim Simulation

基类 operable

坐标： operable.h , operable.cc

各成员的作用

clock_period:
返回对象的时钟周期，单位ps

current_time:
返回对象当前已运行的时间，以全局时钟周期为单位

warmup:
记录该对象是否处于warmup phase下，以决定是否记录stat信息

operate_on(const champsim::chrono::clock& clock):
按照给定的时钟（一般是全局时钟），更新对象的 current_time ，并执行 operate()

派生类定义接口

initialize():
初始化操作，在champsim_main的最开始被调用

operate():
每个周期执行的操作，在champsim_do_cycle时调用operable::operate_on() 的内部被调用

begin_phase():
每个 phase 开始后(champsim_do_phase)最先执行的操作

end_phase(unsigned):
每个 phase 完成后(champsim_do_phase执行的操作

print_deadlock():
phase 触发 deadlock 时(champsim_do_phase)调用

仿真运行流程

坐标： main.cc , champsim.cc

main()

1. 进入 main() 函数之前，根据配置初始化全局配置变量

• 主要利用模板的偏特化，根据配置生成的 .csconfig/core_inst.inc 和 .csconfig/core_inst.cc.inc 以初始化 configured_environment
• 主要的实现在 .csconfig/core_inst.cc.inc ，初始化包括channels, DRAM, vmem, ptws, caches, cores，并建立引用，通过 xxx_view() 的API访问这些引用
• 其中一个比较特殊的引用 operable_view() 包括了cores, caches, ptws 以及DRAM的引用，这也说明这些类都是 operable 的派生类

2. 进入 main() 函数后，配置各种命令行参数后进入 champsim::main()

• app接受命令行输入参数
• 确定warmup指令数和sim指令数(如果warmup指令数未给定，默认为sim指令数的20%)
• 初始化 trace reader
• 初始化 phases：warmup phase 和 simulation phase
• 执行 champsim::main() 并返回相应的phase_stat信息

3. champsim::main()

• 先初始化env中所有的 operable 对象: op.initialize();
• 然后依次执行所有的phase:(事实上只有warmup和simulation两个phase) champsim_do_phase
• 将phase的运行结果返回（warmup phase除外）

champsim::do_phase()

1. Initialize phase

• 先执行 env 中所有的 operable 对象的 begin_phase()
• 计算所有 operable 对象中的最小时钟周期（往往是core主频周期）
• 初始化活锁检测器

2. Perform phase

• 通过 phase_complete 记录所有 phases 的执行是否完成
• while主循环：检查 phase_complete 是否均为true
  • 全局时钟 tick 上面计算出的最小周期，相当于Core内时钟的一个cycle
  • 执行 champsim::do_cycle()
  • 检测活锁
  • 检测死锁
    • 通过判断stall_cycles是否超过DEADLOCK_CYCLE（默认500）
    • 如果死锁， 调用每个 operable 的 <<operable_print_deadlock, print_deadlock()>> ，并调用 abort() 退出。
  • 检测phase是否已完成
  • 如果 cpu 的仿真指令数大于设置仿真指令数，则置位 phase_complete 中相应位
  • 如果已完成，执行每个 operable 的 <<operable_end_phase, end_phase()>>
• 执行结束，收集stat信息
  • 输出CPU的执行信息
  • 返回各个module的stat信息
    • 所有cpu的sim_stats，roi_stats 分别插入到 stats.sim_cpu_stats 和 stats.sim_cpu_stats 中
    • 所有cache的sim_stats，roi_stats 分别插入到 stats.sim_cache_stats 和 stats.sim_cache_stats 中
    • 所有dram …

champsim::do_cycle()

• 将 env 中所有的 operable 对象按 current_time 从小到大排序
  current_time 记录每个 operable 对象从复位开始执行的周期数
• Operate：对每个 operable 对象执行 op.operate_on(global_clock)
  返回该 operable 对象执行的(progress)
• Read from trace: 对于每个cpu，将 trace 读入input_queue

Utility Functions

get_span: 根据请求访问起始地址和允许的带宽大小确定允许访问的起始地址 (in span.h )

get_span_p: 在访问范围内，从开始地址向后找到第一个不满足函数要求的地址作为终止地址 (in span.h )