Gem5模拟器，详解官网教程Event-driven programming（五）

一、解释一下gem5中的event-driven？

二、Creating a simple event callback

（1）定义一个新的 C++ 类，并继承自 SimObject 抽象基类

（2）实现必要的构造函数和初始化函数

（3）实现processEvent函数

三、Scheduling events

四、总结

肯定有很多朋友和我一样C++半吊子，入门水平看不太懂官网的C++案例，看完菜鸟教程之后不懂的还是不懂，真的是教出菜鸟的教程，以下记录一下我的学习理解。这篇是接着之前文章“创建一个简单的SimObject对象”，为了流畅性建议先戳下面这个链接观看，配合食用更加：

(14条消息) Gem5模拟器，详解官网教程Creating a very simple SimObject（二）_好啊啊啊啊的博客-CSDN博客

一、解释一下gem5中的event-driven？

gem5是一个用于模拟和测试计算机系统的软件框架。在这个框架中，事件驱动是一种模拟技术，用于模拟计算机系统中的事件。这种方法的核心思想是，模拟器会按照事件的发生顺序来处理事件。也就是说，模拟器会根据事件的时间戳来决定处理哪个事件，并且会按照事件的顺序来处理它们。

二、Creating a simple event callback

（1）定义一个新的 C++ 类，并继承自 SimObject 抽象基类

class HelloObject : public SimObject
{private:void processEvent();EventFunctionWrapper event;public:HelloObject(HelloObjectParams *p);void startup();
};

Gem5中的EventFunctionWrapper 是干嘛的？

在 gem5 中，EventFunctionWrapper 是一个用于封装事件处理函数的类模板。事件处理函数是 gem5 中用于响应特定事件的函数，例如计时器超时、中断请求或网络数据到达。EventFunctionWrapper 类模板提供了一种方便的方法来封装这些处理函数，使它们能够被 gem5 框架调用。EventFunctionWrapper 类模板接受事件处理函数的参数类型和返回值类型作为模板参数，并提供了一个 operator() 符号重载函数，用于调用封装的事件处理函数。例如，下面是一个使用 EventFunctionWrapper 类模板封装事件处理函数的示例代码：
void handleEvent(int event_id)
{// Code to handle the event with the given event_id.
}EventFunctionWrapper<void, int> event_handler(&handleEvent);
在上面的代码中，event_handler 是一个 EventFunctionWrapper 类模板的实例，它封装了名为 handleEvent 的事件处理函数。event_handler 的类型为 EventFunctionWrapper<void, int>，表示它封装的事件处理函数接受一个 int 类型的参数，并返回 void 类型的值。在 gem5 框架中，可以通过调用 event_handler 的 operator() 符号重载函数来触发事件，并调用封装的 handleEvent 函数来处理该事件。

（2）实现必要的构造函数和初始化函数

HelloObject::HelloObject(HelloObjectParams *params) :SimObject(params), event([this]{processEvent();}, name())
{DPRINTF(Hello, "Created the hello object\n");
}

这代码定义了 gem5::HelloObject 类的一个构造函数。它接受一个指针类型的参数，类型为 HelloObjectParams，表示该构造函数需要一个 HelloObjectParams 类型的参数来构造新的 HelloObject 对象。构造函数首先调用父类的构造函数，然后使用 C++11 的 lambda 表达式定义了一个事件处理函数，该函数将在特定事件发生时被调用。该事件处理函数将调用 gem5::HelloObject 类中的名为 processEvent 的成员函数。最后，构造函数使用 gem5 框架的 DPRINTF 宏打印了一条消息。

说一下C++11 的 lambda 表达式？

C++11 中的 lambda 表达式是一种新增的语法，它允许在程序中定义匿名函数。匿名函数是指没有名称的函数，它可以直接被调用，而无需通过函数名来引用。lambda 表达式由一对圆括号、一个函数参数列表、一个 C++ 返回类型和一个函数体组成。例如，下面是一个使用 lambda 表达式定义的简单函数：
auto add = [](int x, int y) -> int {return x + y;
};
在上面的代码中，add 是一个指向匿名函数的指针。该匿名函数接受两个 int 类型的参数 x 和 y，并返回一个 int 类型的值。匿名函数的函数体是一个大括号括起来的语句序列，它用于定义该函数的具体实现。在上面的代码中，匿名函数的函数体仅包含一条返回 x+y 的语句。

C++11 中的 lambda 表达式还支持一些高级特性，例如捕获外部变量、指定函数参数类型和返回类型以及使用默认参数值。例如，下面是一个使用 lambda 表达式捕获外部变量的示例代码：
int x = 5;
int y = 10;auto add = [x, y]() -> int {return x + y;
};
仔细说说event部分？

在上面的代码中，event 是一个 gem5::HelloObject 类中的成员变量。它是 gem5 框架中的 Event 类型，用于表示一个事件。Event 类提供了一个构造函数，可以接受一个事件处理函数和一个事件名称作为参数。在上面的代码中，event 的构造函数调用了两个参数：一个 lambda 表达式和一个调用 gem5::HelloObject 类的 name 函数的结果。lambda 表达式定义了一个匿名函数，该函数在被调用时将执行 gem5::HelloObject 类中的 processEvent 成员函数。name 函数返回 gem5::HelloObject 对象的名称，它将作为该事件的名称来使用。因此，event 是一个指向一个名称为 gem5::HelloObject 对象的名称的匿名函数的指针。该匿名函数的实现由 lambda 表达式指定，在被调用时将执行 gem5::HelloObject 类中的 processEvent 成员函数。

详解event中的this啥意思？

在 C++ 中，this 指针指向一个对象的实例本身。它是一个隐式参数，由编译器在需要时自动插入到函数或方法中。在上面的代码中，[this]{processEvent();} 表示定义一个捕获 this 指针的匿名函数。捕获 this 指针的匿名函数允许在函数体内访问该对象的成员变量和成员函数。在上面的代码中，processEvent 是 gem5::HelloObject 类的成员函数，匿名函数的函数体中调用了该成员函数。

因此，event 是一个指向一个捕获 this 指针的匿名函数的指针。该匿名函数的实现是执行 gem5::HelloObject 类的 processEvent 成员函数。在匿名函数中使用 this 指针可以方便地访问 gem5::HelloObject 对象的成员变量和成员函数。

event 是指向一个捕获 this 指针的匿名函数的指针是啥意思?

在 C++ 中，this 指针指向一个对象的实例本身。它是一个隐式参数，由编译器在需要时自动插入到函数或方法中。在上面的代码中，event 是一个指向一个捕获 this 指针的匿名函数的指针，意思是 event 是一个指针，它指向一个匿名函数，该匿名函数捕获了指向 gem5::HelloObject 类实例的 this 指针。这里的“捕获 this 指针”指的是，在匿名函数的函数体中可以使用 this 指针来访问 gem5::HelloObject 类实例的成员变量和成员函数。在上面的代码中，lambda 表达式中的 processEvent 方法就是通过 this 指针访问的。因此，event 是指向一个捕获 this 指针的匿名函数的指针，意思是 event 指向一个能够访问 gem5::HelloObject 类实例的成员变量和成员函数的匿名函数。

综上，event([this]{processEvent();}, name()) 在干啥？

它在创建 HelloObject 的时候被执行。这条语句创建了一个名为 event 的对象，它被初始化为一个调用 processEvent()方法的匿名函数。

在 C++11 中，可以使用 lambda 表达式创建匿名函数。该语句使用了 lambda 表达式，并将 this 作为参数传递给了匿名函数。这样，匿名函数中就可以访问 HelloObject 类的成员变量和成员函数。

另外，在 event 的构造函数中，还会传入name() 方法的返回值。这个方法会返回当前 HelloObject 对象的名称。这样，当 event 对象被调用时，它就可以使用这个名称来执行一些特定的操作。

总的来说，这条语句创建了一个名为 event 的对象，该对象持有一个调用 processEvent() 方法的匿名函数，并且可以使用当前 HelloObject 对象的名称来执行一些特定的操作。

（3）实现processEvent函数

gem5中的processEvent是一个函数，用于处理事件队列中的事件。该函数会按照事件的时间戳来决定处理哪个事件，并且会按照事件的顺序来处理它们。例如，如果一个事件的时间戳比另一个事件的时间戳更早，那么这个事件将会优先被处理。通常，gem5中的processEvent函数会在每次模拟器执行一个时间片之后被调用，以便处理所有已经到达的事件。

void
HelloObject::processEvent()
{DPRINTF(Hello, "Hello world! Processing the event!\n");
}

三、Scheduling events

在Gem5中，调度事件是指用于管理处理器时间的事件。在Gem5模拟中，每个处理器都有一个调度器，负责在处理器上执行指令。当处理器上有多个线程需要执行时，调度器会根据特定的调度算法选择一个线程执行，并且在适当的时间调度其他线程。这些调度操作都是通过调度事件来完成的。在Gem5中，调度事件通常由两个部分组成：一个事件处理器，用于接收和处理调度事件；和一个事件队列，用于存储待处理的调度事件。

在gem5框架中，系统调度器是一个负责调度运行在计算机系统中的各个任务的模块。它主要负责以下几项工作：

将任务加入调度器的任务队列中，并对任务队列进行排序，依据调度策略选择下一个要运行的任务。
将任务从任务队列中取出，提交给CPU运行。
负责监控任务的执行情况，并在任务完成或者发生错误时进行响应。

void
HelloObject::startup()
{schedule(event, 100);
}

解释一下schedule函数是干嘛的？

gem5 框架中的 schedule 函数用于调度指定的事件。它接受两个参数：一个事件和一个时间值。事件参数指定要调度的事件，它必须是 gem5 框架中的 Event 类型。时间值参数指定事件的触发时间，它必须是 gem5 框架中的 Tick 类型。在上面的代码中，schedule 函数用于调度 event 事件。

在调用 schedule 函数后，gem5 框架会在指定的时间到达时触发事件。触发事件时，gem5 框架会执行事件处理函数，即 gem5::HelloObject 类的 processEvent 成员函数。在上面的代码中，event 事件的触发时间由调用的第二个参数指定。

gem5中的startup()函数是干啥的？

startup() 是 gem5 模拟器的一个函数。gem5 是一个用于模拟计算机系统的模拟器。startup() 函数负责初始化模拟器，并启动模拟。

在 gem5 中，每个模拟的计算机系统都有一个相应的模拟器对象，该对象继承自 SimObject类。startup() 是SimObject类的一个方法，每个模拟器对象都可以调用它来启动模拟。

在 startup() 函数中，会首先初始化模拟器对象，然后启动模拟过程。这通常包括初始化模拟器对象的内部状态，创建模拟的计算机系统的构件（如处理器、内存和 I/O 设备），并将它们连接在一起。

启动模拟后，模拟器会按照指定的时间间隔（即模拟步长）来模拟计算机系统的运行。

四、总结

在 Gem5 模拟器中自定义一个 SimObject 的具体过程包括以下几步：

定义一个新的 C++ 类，并继承自 SimObject 抽象基类。这个类需要实现 SimObject 类中的所有纯虚函数，以便完成模拟器中的某些功能。
实现必要的构造函数和初始化函数。构造函数用于在创建新的 SimObject 对象时完成对象的初始化，而初始化函数则用于指定该对象的一些参数，例如它的名称和父对象。
实现必要的方法。根据需要，需要为新的 SimObject 类实现一些方法，以完成它在模拟器中所需要实现的功能。例如，如果新的 SimObject 类代表一个内存系统，那么它可能需要实现一个方法来处理内存读写请求。
最后，在模拟器配置文件中指定新的 SimObject 类，并在模拟器运行时创建新的SimObject对象。

SimObject 类中的所有纯虚函数如下：

class MySimObject : public SimObject
{private:// 私有成员和函数public:MySimObject(MySimObjectParams *p);// 构造函数，接受一个MySimObjectParams类型的指针作为参数virtual void startup() override;// 虚函数startup()的实现，执行一些在模拟开始时需要完成的初始化工作virtual void init() override;// 虚函数init()的实现，执行一些在模拟开始之前需要完成的初始化工作virtual void regStats() override;// 虚函数regStats()的实现，注册模拟过程中需要收集的统计信息virtual void resetStats() override;// 虚函数resetStats()的实现，重置收集的统计信息// 其他虚函数的实现
};