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PTLsim User Manual Notes

PTLsim User Manual Notes. 2008.07.18. 第一部分. PTLsim User Guide. 1.Introduction. 两种版本 Classic version ：单线程， userspace linux application PTLsim/X ：支持 full system simulation ，多处理器，多线程（ SMT 模型），周期精确的虚拟设备时序模型， deterministic time dilation. 4.Code Base. C + C++ 只用到了 C++ 的模板，类，操作符重载

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Presentation Transcript

  1. PTLsim User Manual Notes 2008.07.18

  2. 第一部分 PTLsim User Guide

  3. 1.Introduction • 两种版本 • Classic version：单线程，userspace linux application • PTLsim/X：支持full system simulation，多处理器，多线程（SMT模型），周期精确的虚拟设备时序模型，deterministic time dilation

  4. 4.Code Base • C + C++ • 只用到了C++的模板，类，操作符重载 • 使用了一个自己的模板库SuperSTL取代C++的STL • 暂时跳过

  5. 5.X86 Instructions • 暂时跳过 • 讲了一些x86相关的结构

  6. 6.Decoder Architecture and Basic Block Cache • 暂时跳过

  7. 7.PTLsim Support Subsystems • 讲了一些PTLsim支持的特性，如内存管理，Uop应用，垃圾收集等 • 粗略浏览

  8. 8.Statistics Collection and Analysis • 统计信息可以通过设置-stats filename来获得，输出的将是一个二进制的文件，通过PTLstat来将该文件转换为用户可以阅读的格式 • 建议在stats.h中添加自己的counters，这样就能利用PTLsim的统计功能，一些特殊的注释可以用来帮助输出格式化的信息 • 主要讲了一些PTLsim的统计信息的工具，利用这些工具能够方便的输出图形，表格等。PTLstats使用方法。

  9. 9.Benchmarking Techniques • 讲了怎样使用benchmark，PTLsim的方法是在benchmark的源码中添加ptlsim的函数调用以切换模拟态和native态 • 不能用IPC来比较x86和RISC的处理器性能，甚至不能用IPC来比较x86处理器之间的性能，应该采用实际完成的模拟周期数比较性能。 • PTLsim不支持跳过X条指令执行接下来的N条指令，可以结合trigger point和snapshot的方法实现之。 • Sequential core速度比ooo core要快，不计算

  10. 第二部分 PTLsim Classic: Userspace Linux Simulation

  11. 10.Getting Started with PTLsim • 配置文件可以存在/home/username/.ptlsim下 • 选项： • -logfile filename • -loglevel level • -startlog cycle • -startlogrip rip • PTLsim维持一个事件的缓冲环，通过-ringbuf来enable

  12. 11.PTLsim Classic Internals • PTLsim有自己的内部内存管理和线程管理，不使用标准库。将自己inject到其它进程中以控制它们。与Linux内核联系紧密。 • 在main()开始前先调用ptlsim_preinit()建立自己的内存管理和线程环境 • 实现的方法：fork()，然后用子进程exec() • Simulation：main()调用init_config()读入配置 • Ooo core包括扩展的调试和完整性检查的断言。也可用gdb调试。 • 需要将CPU保持在某个固定的频率上（有的CPU会自动降频） • 也可手动发送linux信号使PTLsim切换运行模式

  13. 11.PTLsim Classic Internals • Address Space：SPAT • 64位机器上，共64KB的bitmap（2^19位）可寻址每页4KB共2GB的空间，顶层共有128K个这样的bitmap，加起来寻址48bit的虚拟内存空间。 • 32位机器上，只有一个128KB的bitmap（2^20位），寻址每页4KB共4GB的空间 • 当从native模式切换成simulation模式时，SPAT要通过resync_with_process_maps()函数与系统的内存映射/proc/self/maps保持一致（不同的内核版本，其内存映射文件格式也不同，可能需要修改resync_with_process_maps()函数）。

  14. 第三部分 PTLsim/X: Full System SMP/SMT Simulation

  15. 12.Background • Full system simulator可分为两种： • Hypervisor：在本机上执行大部分unprivileged指令，模拟privileged指令以保持虚拟机之间的隔离，使虚拟机与真实的CPU之间几乎无区别。例如Xen，VM Ware • VM Ware使用x86—x86的二进制转换技术，对于I/O密集型的负载，性能损失严重。 • ESX是VM Ware在Guest OS下执行的Hypervisor，GSX和Workstation则是用户空间的前端程序，包含各种虚拟设备驱动和二进制翻译器 • Virtual PC和Parallels和VM Ware类似 • KVM是linux内核2.6.19之后集成的一个hypervisor，需要VT技术的支持。性能好。

  16. 12.Background • Full system simulator： • Simulator：使用解释器执行周期精确的x86指令，不在native CPU上执行任何guest指令。 • Bochs：开源，接近RTL级描述，支持从16位到x86-64的指令。慢，不支持周期精确的ooo x86模型 • QEMU：使用x86-x86的二进制翻译，属于hypervisor的范畴 • Simics：闭源，商业，同样使用x86-x86的二进制翻译，不支持x86指令以下的周期精确模型 • SimNow：AMD x86-64模拟器

  17. 12.Background • Xen： • OS必须经过修改以支持一种新的芯片组。这种修改主要考虑页表和中断控制器。

  18. 13.Getting Started with PTLsim/X • ptlctl：在模拟结束后必须给出相应的命令继续执行程序，否则程序将停止，这样就会造成无法输入命令的死锁状态。 • 也可以从别的console输入命令 • 可以从一个snapshot开始模拟 • 时间问题：提供了一系列修正时间膨胀问题的参数

  19. 14.PTLsim/X Architecture Details • PTLsim/X三组件：Xen Modification, PTLsim Monitor, PTLsim Core • Xen Modification

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