riscv-software-src/riscv-isa-simकार्यात्मक RISC-V ISA सिम्युलेटर जो एकाधिक एक्सटेंशन (RV32/64, V, cryptography) का समर्थन करता है, जिसमें इंटरैक्टिव डिबग मोड, GDB एकीकरण, और हार्डवेयर-सॉफ्टवेयर सह-विकास और आर्किटेक्चर अन्वेषण के लिए निर्देश-स्तरीय मॉडलिंग शामिल है।
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Spike, RISC-V ISA सिम्युलेटर, एक या अधिक RISC-V हार्ट्स का एक कार्यात्मक मॉडल लागू करता है। इसका नाम गोल्डन स्पाइक के नाम पर रखा गया है जिसका उपयोग अमेरिकी ट्रांसकॉन्टिनेंटल रेलवे के पूरा होने का जश्न मनाने के लिए किया गया था।
Spike निम्नलिखित RISC-V ISA सुविधाओं का समर्थन करता है:
प्रोजेक्ट्स को मुख्य रूप से यह इंगित करने के लिए संस्करणित किया जाता है कि API कब बढ़ाया गया है या असंगत बना दिया गया है। इस भावना में, Spike का उद्देश्य SemVer संस्करण योजना का पालन करना है, जिसमें बड़े संस्करण संख्याओं को तब बढ़ाया जाता है जब पश्च-असंगत API परिवर्तन किए जाते हैं; छोटे संस्करण संख्याओं को तब बढ़ाया जाता है जब नए APIs जोड़े जाते हैं; और पैच संस्करण संख्याओं को तब बढ़ाया जाता है जब पश्च-संगत तरीके से बग्स ठीक किए जाते हैं।
Spike का प्रमुख सार्वजनिक API RISC-V ISA है। Spike के आंतरिक भागों के लिए C++ इंटरफ़ेस को इस समय सार्वजनिक API नहीं माना जाता है, और इस इंटरफ़ेस में पश्च-असंगत परिवर्तन बड़े संस्करण संख्या को बढ़ाए बिना किए जाएंगे।
हम मानते हैं कि RISCV पर्यावरण चर RISC-V टूल्स इंस्टॉल पथ पर सेट है।
$ apt-get install device-tree-compiler libboost-regex-dev libboost-system-dev
$ mkdir build
$ cd build
$ ../configure --prefix=$RISCV
$ make
$ [sudo] make install
यदि आपका सिस्टम yum पैकेज मैनेजर का उपयोग करता है, तो आप पहले चरण के लिए yum install dtc का विकल्प चुन सकते हैं।
bash, gmake, dtc स्थापित करें और clang का उपयोग करें।
$ pkg_add bash gmake dtc
$ exec bash
$ export CC=cc; export CXX=c++
$ mkdir build
$ cd build
$ ../configure --prefix=$RISCV
$ gmake
$ [doas] make install
spike (निर्माण चरण देखें), riscv-gnu-toolchain, और riscv-pk स्थापित करें।
एक छोटा C प्रोग्राम लिखें और इसे hello.c नाम दें। फिर, इसे hello नामक RISC-V ELF बाइनरी में संकलित करें:
$ riscv64-unknown-elf-gcc -o hello hello.c
अब आप प्रॉक्सी कर्नेल के ऊपर प्रोग्राम का अनुकरण कर सकते हैं:
$ spike pk hello
सिम्युलेटर में एक निर्देश जोड़ने के लिए दो चरणों की आवश्यकता होती है:
फ़ाइल riscv/insns/<new_instruction_name>.h में निर्देश के कार्यात्मक व्यवहार का वर्णन करें। एक शुरुआती बिंदु के रूप में उस निर्देशिका में अन्य निर्देशों की जाँच करें।
riscv/opcodes.h में ओपकोड और ओपकोड मास्क जोड़ें। वैकल्पिक रूप से, इसे riscv-opcodes पैकेज में जोड़ें, और यह आपके लिए ऐसा करेगा:
$ cd ../riscv-opcodes
$ vi opcodes // add a line for the new instruction
$ make install
निर्देश को riscv/riscv.mk.in में जोड़ें। अन्यथा, निर्देश निर्माण में शामिल नहीं किया जाएगा और इसे अवैध निर्देश माना जाएगा।
सिम्युलेटर को पुनर्निर्माण करें।
इंटरैक्टिव डीबग मोड को लागू करने के लिए, spike को -d के साथ लॉन्च करें:
$ spike -d pk hello
पूर्णांक रजिस्टर की सामग्री देखने के लिए (0 कोर 0 के लिए है):
: reg 0 a0
फ्लोटिंग पॉइंट रजिस्टर की सामग्री देखने के लिए:
: fregs 0 ft0
या:
: fregd 0 ft0
यह इस पर निर्भर करता है कि आप रजिस्टर को सिंगल या डबल-प्रिसिजन के रूप में प्रिंट करना चाहते हैं।
मेमोरी स्थान की सामग्री देखने के लिए (भौतिक पता हेक्स में):
: mem 2020
वर्चुअल पते के साथ मेमोरी की सामग्री देखने के लिए (0 कोर 0 के लिए):
: mem 0 2020
आप एंटर कुंजी दबाकर एक निर्देश आगे बढ़ सकते हैं। आप वांछित समानता तक पहुंचने तक निष्पादित भी कर सकते हैं:
: until pc 0 2020 (stop when pc=2020)
: until reg 0 mie a (stop when register mie=0xa)
: until mem 2020 50a9907311096993 (stop when mem[2020]=50a9907311096993)
वैकल्पिक रूप से, आप तब तक निष्पादित कर सकते हैं जब तक कोई समानता सत्य है:
: while mem 2020 50a9907311096993
आप निम्न द्वारा अनिश्चित काल तक निष्पादन जारी रख सकते हैं:
: r
निष्पादन के दौरान किसी भी बिंदु पर (-d के बिना भी), आप <control>-<c> के साथ इंटरैक्टिव डीबग मोड में प्रवेश कर सकते हैं।
डीबग प्रॉम्प्ट से सिमुलेशन समाप्त करने के लिए, <control>-<c> दबाएं या:
: q
इंटरैक्टिव डीबग मोड का एक विकल्प gdb का उपयोग करके अटैच करना है। क्योंकि spike वास्तविक हार्डवेयर की तरह बनने की कोशिश करता है, आपको ऐसा करने के लिए OpenOCD की भी आवश्यकता है।
हम निम्नलिखित परीक्षण प्रोग्राम का उपयोग करेंगे:
$ cat rot13.c
#include <stdio.h>
char text[] = "Vafgehpgvba frgf jnag gb or serr!";
// Don't use the stack, because sp isn't set up.
volatile int wait = 1;
int main()
{
int i = 0;
while (text[i]) {
char lower = text[i] | 32;
if (lower >= 'a' && lower <= 'm')
text[i] += 13;
else if (lower > 'm' && lower <= 'z')
text[i] -= 13;
i++;
}
done:
printf("decoded text: %s\n", text);
}
$ riscv64-unknown-elf-gcc -g -Og --specs=semihost.specs -o rot13 rot13.c
इस प्रोग्राम को डीबग करने के लिए, पहले spike चलाएं और इसे OpenOCD के लिए सुनने के लिए कहें:
$ spike --rbb-port=9824 -m0x10000:0x20000 rot13
Listening for remote bitbang connection on port 9824.
...
एक अलग शेल में उपयुक्त कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल के साथ OpenOCD चलाएं:
$ cat spike.cfg
adapter driver remote_bitbang
remote_bitbang host localhost
remote_bitbang port 9824
set _CHIPNAME riscv
jtag newtap $_CHIPNAME cpu -irlen 5 -expected-id 0xdeadbeef
set _TARGETNAME $_CHIPNAME.cpu
target create $_TARGETNAME riscv -chain-position $_TARGETNAME
gdb report_data_abort enable
init
arm semihosting enable
halt
$ openocd -f spike.cfg
Open On-Chip Debugger 0.12.0
...
Info : starting gdb server for riscv.cpu on 3333
Info : Listening on port 3333 for gdb connections
riscv.cpu halted due to debug-request. Semihosting is active.
...
riscv.cpu: target state: halted
एक और शेल में, अपना gdb डीबग सत्र शुरू करें:
$ riscv64-unknown-elf-gdb rot13
...
Reading symbols from rot13...
(gdb) target extended-remote localhost:3333
...
(gdb) load
...
(gdb) set $sp=0x2fff0
(gdb) b main
Breakpoint 1 at 0x10202: file rot13.c, line 5.
(gdb) c
Continuing.
Disabling abstract command writes to CSRs.
Breakpoint 1, main () at rot13.c:5
5 {
(gdb) print text
$1 = "Vafgehpgvba frgf jnag gb or serr!"
(gdb) until done
[riscv.cpu] Found 4 triggers
main () at rot13.c:16
16 printf("decoded text: %s\n", text);
(gdb) c
Continuing.
Program received signal SIGTRAP, Trace/breakpoint trap.
0x00019ff8 in _exit ()
(gdb)
...
OpenOCD टर्मिनल पर आपके पास होगा:
...
decoded text: Instruction sets want to be free!
semihosting: *** application exited with 0 ***
riscv.cpu halted due to breakpoint. Semihosting is active.