网站速度测速,山西教育平台网站建设,网站后台查询软件,永兴网站建设报价gem5 garnet l1 l2 cache的创建与相连
主要就是这个图#xff1a;
细节
我们用的是gem5/configs/deprecated/example/fs.py
#fs.py 引入了上两层路径#xff0c;也就是当前可以看到 gem5/configs/路径。
addToPath(../../)#fs.py引入了gem5/configs/ruby/Ru…gem5 garnet l1 l2 cache的创建与相连
主要就是这个图
细节
我们用的是gem5/configs/deprecated/example/fs.py
#fs.py 引入了上两层路径也就是当前可以看到 gem5/configs/路径。
addToPath(../../)#fs.py引入了gem5/configs/ruby/Ruby.py
from ruby import Ruby
#fs.py 使用了gem5/configs/ruby/Ruby.py 中的 create_system
Ruby.create_system(args, True, test_sys, test_sys.iobus, test_sys._dma_ports, bootmem)
#fs.py 还使用了gem5/configs/ruby/Ruby.py 中的 Ruby.define_options(parser)我们去看gem5/configs/ruby/Ruby.py 中的 create_system 和 define_options。 第1段代码关注于根据用户选择的协议创建和配置仿真系统。 第2段代码关注于定义用户可以通过命令行设置的仿真选项。 虽然两者都动态导入并利用了特定的协议模块但它们各自处理的是仿真配置的不同方面。
#1 gem5/configs/ruby/Ruby.py 中的 create_system 使用了 buildEnv
# buildEnv来自于 from m5.defines import buildEnv
...
protocol buildEnv[PROTOCOL]
exec(ffrom . import {protocol})
try:(cpu_sequencers, dir_cntrls, topology) eval(%s.create_system(options, full_system, system, dma_ports,\bootmem, ruby, cpus)% protocol)
except:print(fError: could not create sytem for ruby protocol {protocol})raise#2 gem5/configs/ruby/Ruby.py 中的 def define_options(parser): 使用了 buildEnv
...
protocol buildEnv[PROTOCOL]exec(ffrom . import {protocol})eval(f{protocol}.define_options(parser))Network.define_options(parser)这时候我们看gem5/build/X86/python/m5/defines.py 中的buildEnv
# gem5/build/X86/python/m5/defines.py 中只有下面一行代码。 全是关于 buildEnv的。
buildEnv {USE_SYSTEMC: True, HAVE_FENV: True, HAVE_PNG: True, HAVE_POSIX_CLOCK: True, HAVE_VALGRIND: False, HAVE_DEPRECATED_NAMESPACE: 1, HAVE_HDF5: True, HAVE_TUNTAP: True, HAVE_PROTOBUF: True, KVM_ISA: x86, HAVE_KVM: True, HAVE_PERF_ATTR_EXCLUDE_HOST: 1, EXTRAS: , BATCH: False, BATCH_CMD: qdo, M5_BUILD_CACHE: False, USE_EFENCE: False, BUILD_GPU: False, USE_POSIX_CLOCK: True, NUMBER_BITS_PER_SET: 128, SLICC_HTML: False, USE_NULL_ISA: False, USE_X86_ISA: True, USE_RISCV_ISA: False, USE_POWER_ISA: False, USE_SPARC_ISA: False, USE_ARM_ISA: False, USE_ARM_FASTMODEL: False, PVLIB_HOME: , PVLIB_FLAVOR: Linux64_GCC-7.3, MAXCORE_HOME: , ARMLMD_LICENSE_FILE: , ARMLMD_LICENSE_COUNT: 1, SIMGEN: ${MAXCORE_HOME}/bin/simgen, USE_MIPS_ISA: False, PROTOCOL: MESI_Two_Level, USE_KVM: True, TARGET_GPU_ISA: gcn3}fs.py 中create_system创立的l1 l2 们 但是先不相连
fs.py中创建了system,其中包括了l1 l2 主要是create system创建了硬件。 具体的是fs.py使用Ruby.create_system然后 调用了MESI_Two_Level.create_system。
eval是Python的一个内置函数功能十分强大这个函数的作用是返回传入字符串的表达式的结果。就是说将字符串当成有效的表达式 来求值 并 返回计算结果。 fs.py中怎么创建硬件系统的
# 直接调用 fs.py 中 build_test_system
test_sys build_test_system(np)#build_test_system中 先定义一个初步的test_sys
test_sys makeLinuxX86System(test_mem_mode, np, bm[0], args.ruby, cmdlinecmdline)
#因为有ruby,额外操作 test_sysRuby.create_system(args, True, test_sys, test_sys.iobus, test_sys._dma_ports, bootmem)
#Ruby.create_system 中 protocol buildEnv[PROTOCOL] MESI_Two_Level 因为PROTOCOL: MESI_Two_Level,
#eval函数执行这个字符串表达式相当于调用了对应协议模块中的create_system函数。这个函数负责根据给定的参数创建并配置仿真系统的组件。
#%s.create_system(options, full_system, system, dma_ports, bootmem, ruby, cpus) % protocol这一行是一个格式化的字符串表达式它将protocol变量的值插入到字符串中。假设protocol的值为MESI_Two_Level那么格式化后的字符串将是MESI_Two_Level.create_system(options, full_system, system, dma_ports, bootmem, ruby, cpus)。
try:(cpu_sequencers, dir_cntrls, topology) eval(%s.create_system(options, full_system, system, dma_ports,\bootmem, ruby, cpus)% protocol)小结就是其实Ruby.create_system 调用了MESI_Two_Level.create_system其中 “MESI_Two_Level”会根据选定的协议不同而变化。
MESI_Two_Level.create_system
gem5/configs/ruby/MESI_Two_Level.py
#遍历每一个cpu
for i in range(options.num_cpus):#实例指令cache和数据cachel1i_cache L1Cache(sizeoptions.l1i_size,assocoptions.l1i_assoc,start_index_bitblock_size_bits,is_icacheTrue,)l1d_cache L1Cache(sizeoptions.l1d_size,assocoptions.l1d_assoc,start_index_bitblock_size_bits,is_icacheFalse,)#暂未定prefetcher RubyPrefetcher()#每一个cpu都可以有不同的时钟域clk_domain cpus[i].clk_domain#把每个cpu的l2相连起来 Connect the L1 controllers and the networkl1_cntrl.mandatoryQueue MessageBuffer()l1_cntrl.requestFromL1Cache MessageBuffer()l1_cntrl.requestFromL1Cache.out_port ruby_system.network.in_portl1_cntrl.responseFromL1Cache MessageBuffer()l1_cntrl.responseFromL1Cache.out_port ruby_system.network.in_portl1_cntrl.unblockFromL1Cache MessageBuffer()l1_cntrl.unblockFromL1Cache.out_port ruby_system.network.in_portl1_cntrl.optionalQueue MessageBuffer()l1_cntrl.requestToL1Cache MessageBuffer()l1_cntrl.requestToL1Cache.in_port ruby_system.network.out_portl1_cntrl.responseToL1Cache MessageBuffer()l1_cntrl.responseToL1Cache.in_port ruby_system.network.out_port#然后是l2先遍历每一个l2.数目是自己在命令行指定的但是需要和cpu数一致。
for i in range(options.num_l2caches):## First create the Ruby objects associated with this cpu#l2_cache L2Cache(sizeoptions.l2_size,assocoptions.l2_assoc,start_index_bitl2_index_start,)l2_cntrl L2Cache_Controller(versioni,L2cachel2_cache,transitions_per_cycleoptions.ports,ruby_systemruby_system,)exec(ruby_system.l2_cntrl%d l2_cntrl % i)l2_cntrl_nodes.append(l2_cntrl)# Connect the L2 controllers and the networkl2_cntrl.DirRequestFromL2Cache MessageBuffer()l2_cntrl.DirRequestFromL2Cache.out_port ruby_system.network.in_portl2_cntrl.L1RequestFromL2Cache MessageBuffer()l2_cntrl.L1RequestFromL2Cache.out_port ruby_system.network.in_portl2_cntrl.responseFromL2Cache MessageBuffer()l2_cntrl.responseFromL2Cache.out_port ruby_system.network.in_portl2_cntrl.unblockToL2Cache MessageBuffer()l2_cntrl.unblockToL2Cache.in_port ruby_system.network.out_portl2_cntrl.L1RequestToL2Cache MessageBuffer()l2_cntrl.L1RequestToL2Cache.in_port ruby_system.network.out_portl2_cntrl.responseToL2Cache MessageBuffer()l2_cntrl.responseToL2Cache.in_port ruby_system.network.out_port
#3个vn
ruby_system.network.number_of_virtual_networks 3#后面创建topology会把all_cntrls 传递进去。
all_cntrls (l1_cntrl_nodes l2_cntrl_nodes dir_cntrl_nodes dma_cntrl_nodes)#topology是调用的 from .Ruby import create_topology, create_directories
#然后ruby.py也是调用的 gem5/configs/topologies/Mesh_XY.py里的Mesh_XY(controllers)这意味着它会创建一个Mesh_XY类型的网络拓扑实例并将controllers作为参数传递给它。topology create_topology(all_cntrls, options)
return (cpu_sequencers, mem_dir_cntrl_nodes, topology)Mesh_XY(SimpleTopology) 的创立先不相连
路径如下是
fs.py 调用了 gem5/configs/ruby/Ruby.py 中的 Ruby.create_system( args, True, test_sys, test_sys.iobus, test_sys._dma_ports, bootmem )Ruby.create_system 调用了MESI_Two_Level.create_systemMESI_Two_Level.create_system底部 内嵌了Ruby.create_topologyRuby.create_topology调用了 TopoPython.topoClass(controllers)其中TopoPython 是 import topologies.{options.topology} as TopoPython. {options.topology} 是我们命令行输入的,也就是import了 Mesh_XY.py 。 topoClass是Mesh_XY.py 中的一个class 定义是 class Mesh_XY(SimpleTopology):。之后我们就详解class Mesh_XY(SimpleTopology):如何处理传递进来的 all_cntrls。
1.本身的类型是SimpleTopology
如下就是简单的说一下自己继承自哪个类型。这个类型来自于 from topologies.BaseTopology import SimpleTopology。 引用的文件的路径是gem5/configs/topologies/BaseTopology.py。
class Mesh_XY(SimpleTopology):description Mesh_XY2. 初始化需要controller
def __init__(self, controllers):self.nodes controllers 这时候把MESI_Two_Level.create_system 传递进来的 l1 l2 nodes等传递给mesh_xy.py中的代码但是没有进一步操作。
3. 将controller们 相连
调用流程是 fs.py中 ruby.create_system其中内嵌的ruby.create_topology 调用了topology.makeTopology( options, network, IntLinkClass, ExtLinkClass, RouterClass ) topology是mesh_xy,所以调用了gem5/configs/topologies/Mesh_XY.py中的 def makeTopology(self, options, network, IntLink, ExtLink, Router):这个函数 .
因为这里很重要单独一个大节来写。
ruby. create_system里 将controller们 相连 调用mesh_xy.makeTopology
fs.py调用了 ruby.create_system
先调用 MESI_Two_Level.create_system 1.1 MESI_Two_Level.create_system 底部 内嵌了Ruby.create_topology 创建了 这个topology但是没有相连。 这里的create 只是调用mesh_xyctrls进行初始化。ruby.create_system 紧接着 topology.makeTopology( options, network, IntLinkClass, ExtLinkClass, RouterClass )调用了 gem5/configs/topologies/Mesh_XY.py中的Mesh_XY. makeTopology. 进行相连 2.1 其中from network import Network 是创建了network,会要在互联时使用。gem5/configs/
下面是相连的代码
Mesh_XY类定义了一个基于XY路由算法的二维网格mesh拓扑结构。这个拓扑用于在gem5仿真中配置处理器核心、缓存和其他控制器之间的网络连接。代码中定义了如何将控制器controllers连接到网格中的路由器并设置了路由器之间的内部链接int_links。这里的controllers是传入的参数包含了L1控制器、L2控制器、目录控制器和DMA控制器的节点。
下面是对代码中关键部分的解释
控制器与路由器的连接External Links
控制器如缓存控制器和DMA控制器通过外部链接ExtLink连接到网格中的路由器。 代码首先将大部分控制器平均分配给所有路由器每个路由器连接相同数量的控制器。 如果有剩余的控制器比如由于控制器数量不能被路由器数量整除这些控制器将被连接到网格中的第一个路由器。
路由器间的内部连接Internal Links
网格中的每个路由器通过内部链接IntLink相互连接形成网格结构。 东西方向的链接East-West和南北方向的链接North-South被创建以实现网格的二维结构。 每个链接的权重和延迟设置反映了网格的物理和性能特性。在XY路由中通常东西方向和南北方向的链接权重会有所不同以支持死锁避免算法。
网格拓扑的构建过程
计算路由器数量、行数和列数。 为每个路由器创建Router对象并将它们存储在一个列表中。 根据提供的控制器节点创建外部链接ExtLink将控制器连接到相应的路由器。 创建内部链接IntLink根据网格拓扑将路由器彼此连接。 将所有创建的外部链接和内部链接分别存储在network.ext_links和network.int_links中。 通过这种方式Mesh_XY类构建了一个基于XY路由的网格网络拓扑它连接了仿真中的各个控制器和路由器从而实现了复杂的网络通信模式。
在仿真中这个网格拓扑模型被用来研究不同网络配置和通信模式对整体系统性能的影响特别是在处理多核处理器和复杂内存系统的场景中。
代码逐行解读 def makeTopology(self, options, network, IntLink, ExtLink, Router):
我们诸行解读从不跳过。为了方便阅读直接写在注释里了。
def makeTopology(self, options, network, IntLink, ExtLink, Router):nodes self.nodes # 来自于自己的init时读的all_cntrls - def __init__(self, controllers): self.nodes controllersnum_routers options.num_cpus#命令行给的输入例如64 或1 我们先用64做个例子num_rows options.mesh_rows# #命令行给的输入例如8 或1 我们用64作为例子这里再用8x8作为例子(2x32,4x16 也可以但是8x8常见)# default values for link latency and router latency.# Can be over-ridden on a per link/router basislink_latency options.link_latency # used by simple and garnet #我们命令行没有输入使用默认值router_latency options.router_latency # only used by garnet #我们命令行没有输入使用默认值# There must be an evenly divisible number of cntrls to routers# Also, obviously the number or rows must be the number of routers#len(nodes) 是这么计算的 64 64 64 0#all_cntrls ( l1_cntrl_nodes l2_cntrl_nodes dir_cntrl_nodes dma_cntrl_nodes ) #分为l1 ctrl num cpu num,是64, l2 ctrl num是 单独命令行输入的 64# dir和dma是 gem5/configs/ruby/MESI_Two_Level.py 中 from .Ruby import create_topology, create_directories然后 gem5/configs/ruby/Ruby.py 中 def create_directories(options, bootmem, ruby_system, system): return (dir_cntrl_nodes, None) 。 其中for i in range(options.num_dirs): dir_cntrl_nodes.append(dir_cntrl) 。# dir num是 单独命令行输入的 l2 dir num 64 dma_cntrl_nodes是返回的none也就是 0.cntrls_per_router, remainder divmod(len(nodes), num_routers)#然后每个router分到了3个cntrls 没有remainder#64个节点整除8行得到8列。 如果router数目不够而row太大就报错。 如果除不尽(通过检查相乘是否相等)就报错。assert num_rows 0 and num_rows num_routersnum_columns int(num_routers / num_rows)assert num_columns * num_rows num_routers#遍历64个路由器实例话64个router。# Create the routers in the meshrouters [Router(router_idi, latencyrouter_latency)for i in range(num_routers)]#传递给network 这里的network是一个类名字叫garnetnetwork继承自class RubyNetwork(ClockedObject):s RubyNetwork中的 routers VectorParam.BasicRouter(Network routers)network.routers routers# link counter to set unique link idslink_count 0# Add all but the remainder nodes to the list of nodes to be uniformly# distributed across the network.network_nodes []remainder_nodes []for node_index in range(len(nodes)):if node_index (len(nodes) - remainder):network_nodes.append(nodes[node_index])else:remainder_nodes.append(nodes[node_index])# Connect each node to the appropriate routerext_links []#这行代码使用enumerate函数遍历network_nodes列表i是索引n是当前迭代的节点控制器。#l1_cntrl_nodes l2_cntrl_nodes dir_cntrl_nodes dma_cntrl_nodes# cntrl_level 分别是0,1,2。 3因为dma不存在所以没有。for (i, n) in enumerate(network_nodes):cntrl_level, router_id divmod(i, num_routers)assert cntrl_level cntrls_per_routerext_links.append(ExtLink(link_idlink_count,ext_noden,int_noderouters[router_id],latencylink_latency,))#这里完成后每个cpu和对应的router之间有3个线。分别是 l1_cntrl l2_cntrl dir_cntrl。link_count 1#我们# Connect the remainding nodes to router 0. These should only be# DMA nodes.for (i, node) in enumerate(remainder_nodes):assert node.type DMA_Controllerassert i remainderext_links.append(ExtLink(link_idlink_count,ext_nodenode,int_noderouters[0],latencylink_latency,))link_count 1#这些ext links指的是l1 l2 和router相连network.ext_links ext_links#int links指的是noc之内router之间的相连# Create the mesh links.int_links []#左边router的east outport 连接右边一列的router的west inport# East output to West input links (weight 1)for row in range(num_rows):for col in range(num_columns):if col 1 num_columns:east_out col (row * num_columns)west_in (col 1) (row * num_columns)int_links.append(IntLink(link_idlink_count,src_noderouters[east_out],dst_noderouters[west_in],src_outportEast,dst_inportWest,latencylink_latency,weight1,))link_count 1#左边router的east inport 连接右边一列的router的east outport# West output to East input links (weight 1)for row in range(num_rows):for col in range(num_columns):if col 1 num_columns:east_in col (row * num_columns)west_out (col 1) (row * num_columns)int_links.append(IntLink(link_idlink_count,src_noderouters[west_out],dst_noderouters[east_in],src_outportWest,dst_inportEast,latencylink_latency,weight1,))link_count 1#上边router的 North outport 连接下边一行的router的westinport# North output to South input links (weight 2)for col in range(num_columns):for row in range(num_rows):if row 1 num_rows:north_out col (row * num_columns)south_in col ((row 1) * num_columns)int_links.append(IntLink(link_idlink_count,src_noderouters[north_out],dst_noderouters[south_in],src_outportNorth,dst_inportSouth,latencylink_latency,weight2,))link_count 1#上边router的 North intport 连接下边一行的router的west outport# South output to North input links (weight 2)for col in range(num_columns):for row in range(num_rows):if row 1 num_rows:north_in col (row * num_columns)south_out col ((row 1) * num_columns)int_links.append(IntLink(link_idlink_count,src_noderouters[south_out],dst_noderouters[north_in],src_outportSouth,dst_inportNorth,latencylink_latency,weight2,))link_count 1network.int_links int_links# Register nodes with filesystemdef registerTopology(self, options):for i in range(options.num_cpus):FileSystemConfig.register_node([i], MemorySize(options.mem_size) // options.num_cpus, i)小结
我们这里发现所以router都连接上了3个ext links 连上的 ctrl分别是 l1 l2 和dir同时intlinks互相链接router。我们在之后的博客看到底数据是怎么传输的怎么从 core 流向caches再流向 router.
