Q1 - GEM5 + NVMAIN BUILD-UP (40%)

Q2 - Enable L3 last level cache in GEM5 + NVMAIN (15%)

• 在 gem5/config/common/Caches.py 新增L3Cache

  • 

• 在 gem5/config/common/CacheConfig.py

  • 第三個 if 中加上 l3_cache

    • 

  • 新增一個 if 判斷式，判斷如果 option 中啟用 L3 cache 的狀況

    • 

• 在 gem5/config/common/Options.py 中新增一條 option

  • 

• 在 gem5/src/mem/XBar.py 中新增L3XBar這個class (從L2XBar複製過來)

  • 

• 在 gem5/src/cpu/BaseCPU.py 中

  • 引入 l3 cache

    • 

  • 新增一個函數 (把l2的函數二都改成三即可)

  • 

• 重新編譯

  scons EXTRAS=../NVmain build/X86/gem5.opt
  

• 重新編譯後執行時 option 加上 --l3cache 即可調用 l3 cache

  • command:

  ./build/X86/gem5.opt -d ../q2_out configs/example/se.py -c ./tests/test-progs/hello/bin/x86/linux/benchmark/quicksort --cpu-type=TimingSimpleCPU --caches --l2cache --l3cache --mem-type=NVMainMemory --nvmain-config=../NVmain/Config/PCM_ISSCC_2012_4GB.config > ../q2_out/log
  

Q3 - Config last level cache to 2-way and full-way associative cache and test performance (15%)

2-way

• command

  ./build/X86/gem5.opt -d ../q3_out/2_way/ configs/example/se.py -c ./tests/test-progs/hello/bin/x86/linux/benchmark/quicksort --cpu-type=TimingSimpleCPU --caches --l2cache --l3cache --l3_assoc=2 --l1i_size=32kB --l1d_size=32kB --l2_size=128kB --l3_size=512kB --mem-type=NVMainMemory --nvmain-config=../NVmain/Config/PCM_ISSCC_2012_4GB.config > ../q3_out/2_way/log
  

  • 適當調整大小讓l3 cache 的 miss rate 有變化
• miss rate
  • 

full-way command

• command

  ./build/X86/gem5.opt -d ../q3_out/full_way/ configs/example/se.py -c tests/test-progs/hello/bin/x86/linux/benchmark/quicksort --cpu-type=TimingSimpleCPU --caches --l2cache --l3cache --l3_assoc=1 --l1i_size=32kB --l1d_size=32kB --l2_size=128kB --l3_size=512kB --mem-type=NVMainMemory --nvmain-config=../NVmain/Config/PCM_ISSCC_2012_4GB.config > ../q3_out/full_way/log
  

  • 適當調整大小讓l3 cache 的 miss rate 有變化
• miss rate
  • 

Q4 - Modify last level cache policy based on frequency based replacement policy (15%)

• 這裡用2-way asscoiative

• 在 gem5/config/common/Caches.py

  • 新增一項規則：replacement_policy = Param.BaseReplacementPolicy(LFURP(),"Replacement policy")
  • 

• 原本的replacement policy：

• 後來的replacement policy：

• command-original policy

  ./build/X86/gem5.opt -d ../q4_out/lru/ configs/example/se.py -c ./tests/test-progs/hello/bin/x86/linux/benchmark/quicksort --cpu-type=TimingSimpleCPU --caches --l2cache --l3cache --l3_assoc=2 --l1i_size=32kB --l1d_size=32kB --l2_size=128kB --l3_size=512kB --mem-type=NVMainMemory --nvmain-config=../NVmain/Config/PCM_ISSCC_2012_4GB.config > ../q4_out/lru/log
  

• command-frequency based policy

  ./build/X86/gem5.opt -d ../q4_out/lfu/ configs/example/se.py -c ./tests/test-progs/hello/bin/x86/linux/benchmark/quicksort --cpu-type=TimingSimpleCPU --caches --l2cache --l3cache --l3_assoc=2 --l1i_size=32kB --l1d_size=32kB --l2_size=128kB --l3_size=512kB --mem-type=NVMainMemory --nvmain-config=../NVmain/Config/PCM_ISSCC_2012_4GB.config > ../q4_out/lfu/log
  

Q5 - Test the performance of write back and write through policy based on 4-way associative cache with isscc_pcm(15%)

• write back

  • command：

  ./build/X86/gem5.opt -d ../q5_out/wirte_back/ configs/example/se.py -c ./tests/test-progs/hello/bin/x86/linux/benchmark/multiply --cpu-type=TimingSimpleCPU --caches --l1d_assoc=4 --l1i_assoc=4 --l2cache --l2_assoc=4 --l3cache --l3_assoc=4 --l1i_size=32kB --l1d_size=32kB --l2_size=128kB --l3_size=512kB --mem-type=NVMainMemory --nvmain-config=../NVmain/Config/PCM_ISSCC_2012_4GB.config > ../q5_out/log
  

  • log：
    • 

• write through

  • 在 write hit 後，生成 writeclean packet 送給 writebacks，writeclean 會一路往下 writeback 直到 memory
  • gem5/src/mem/cache/base.cc 的 BaseCache::access 中加入以下程式碼

  if (blk->isWritable()) {
      PacketPtr writeclean_pkt = writecleanBlk(blk, pkt->req->getDest(), pkt->id);
      writebacks.push_back(writeclean_pkt);
  }
  

  

  • command：

  ./build/X86/gem5.opt -d ../q5_out/wirte_back/ configs/example/se.py -c ./tests/test-progs/hello/bin/x86/linux/benchmark/multiply --cpu-type=TimingSimpleCPU --caches --l1d_assoc=4 --l1i_assoc=4 --l2cache --l2_assoc=4 --l3cache --l3_assoc=4 --l1i_size=32kB --l1d_size=32kB --l2_size=128kB --l3_size=512kB --mem-type=NVMainMemory --nvmain-config=../NVmain/Config/PCM_ISSCC_2012_4GB.config > ../q5_out/log
  

  • log：
    •