Install and Run GEM5 in Unbuntu 14.04

Apr 30, 2016

GEM5是一个非常强大的模拟平台，服务于计算机系统架构相关研究，包括系统级架构和处理器微架构。最近在做GEM5相关的研究工作，顺便在blog上记下学习笔记。本文主要描述怎么正确地在Linux系统上安装和运行GEM5。

安装一些依赖软件

运行GEM5需要一些依赖软件，包括：g++ （4.7版本及以上）、Python （2.5版本及以上）、 SCons （0.98.1版本及以上）、 SWIG （2.0.4版本及以上）、zlib、m4、 protobuf （2.1版本及以上）。

1. 安装g++

g++一般系统自带，可用 g++ -v 查看版本号。

如果系统没有的话，使用如下命令安装：

sudo apt-get install g++

2. 安装Python

Python一般系统自带，可用 python --version 查看版本号。

3. 安装Scons

使用以下命令安装SCons：

sudo apt-get install scons

安装后查看版本号：

scons -v

4. 安装SWIG

SWIG下载地址，解压后安装：

./configure   
make    
sudo make install

安装后查看版本号：

swig -version

5. 安装zlib

zlib一般系统自带，使用 whereis zlib 查看安装位置，如果系统没有的话，使用如下步骤安装：

zlib下载地址，解压后安装：

./configure   
make    
sudo make install

6. 安装m4

一般系统自带，使用 m4 --veriosn 查看版本，如果系统没有的话，使用如下步骤安装：

m4下载地址，解压后安装：

./configure   
make    
sudo make install

7. 安装protobuf

protobuf下载地址， 解压后安装：

./configure   
make    
sudo make install

然后使用如下命令可以查看版本号，检查是否安装完成：

protoc --version

8. 安装 libprotobuf-dev 和 libgoogle-perftools-dev

sudo apt-get install libprotobuf-dev    
sudo apt-get install libgoogle-perftools-dev

运行GEM5

1. 下载GEM5

GEM5稳定版下载地址，然后解压。

2. 编译GEM5

以编译一个RAM处理器为例：

scons build/ARM/gem5.opt

大约二十多分钟后，编译完成。可以使用多线程提高编译速度，如使用8线程：

scons build/ARM/gem5.opt -j8

3. SE测试

输入如下命令进行SE测试：

./build/ARM/gem5.opt ./configs/example/se.py -c ./tests/test-progs/hello/bin/arm/linux/hello

运行结果如下：

root@zuo:/home/zuo/GEM5/gem5-stable# ./build/ARM/gem5.opt ./configs/example/se.py -c ./tests/test-progs/hello/bin/arm/linux/hello
gem5 Simulator System.  http://gem5.org
gem5 is copyrighted software; use the --copyright option for details.

gem5 compiled May  1 2016 00:37:35
gem5 started May  1 2016 00:51:06
gem5 executing on zuo
command line: ./build/ARM/gem5.opt ./configs/example/se.py -c ./tests/test-progs/hello/bin/arm/linux/hello

/home/zuo/GEM5/gem5-stable/configs/common/CacheConfig.py:48: SyntaxWarning: import * only allowed at module level
def config_cache(options, system):
Global frequency set at 1000000000000 ticks per second
warn: DRAM device capacity (8192 Mbytes) does not match the address range assigned (512 Mbytes)
0: system.remote_gdb.listener: listening for remote gdb #0 on port 7000
**** REAL SIMULATION ****
info: Entering event queue @ 0.  Starting simulation...
Hello world!
Exiting @ tick 2924500 because target called exit()
root@zuo:/home/zuo/GEM5/gem5-stable#

可见输出来有Hello world!表示运行成功。

4. FS测试

全系统（full system）的模拟比较麻烦，需要下载和配置磁盘镜像。以下以X86系统为例。

  1. 首先新建一个文件夹用于存储disk image

     mkdir full_system_images
 cd full_system_images

  2. 下载X86的disk image, 并解压

     wget http://www.m5sim.org/dist/current/x86/x86-system.tar.bz2
 tar jxvf x86-system.tar.bz2

  3. 进入gem5文件夹，修改两个配置文件: SysPaths.py 和 Benckmarks.py

    打开SysPaths.py配置disk image的完整路径（本文以/home/full_system_images为例）：

    vim ./configs/common/SysPaths.py

    修改前：

    path = [ ’/dist/m5/system’, ’/n/poolfs/z/dist/m5/system’ ]

    修改后：

    path = [ ’/dist/m5/system’, ’/home/full_system_images’ ]

    打开Benchmarks.py，修改image文件名：

    vim ./configs/common/Benchmarks.py

    修改前：

    elif buildEnv['TARGET_ISA'] == 'x86':
    return env.get('LINUX_IMAGE', disk('x86root.img'))

    修改后：

    elif buildEnv['TARGET_ISA'] == 'x86':
    return env.get('LINUX_IMAGE', disk('linux-x86.img'))

  4. 运行，输入如下命令：

     ./build/X86/gem5.opt ./configs/example/fs.py