cpu-model-sim-platform-lab
CPU 微架构建模系列第五批（E4/E5、F1–F5、G1–G3，共 10 篇）共用的自包含 C++17 实验台。 不依赖 gem5/QEMU/Spike/SystemC 或任何外部库，用一个文件内可读的小模型把这些仿真器与平台工程机制真实跑出数据：架构级功耗记账与 DVFS、设计空间探索的敏感性/Pareto、gem5 SE/FS 取舍与提速杠杆、QEMU/TCG 的功能速度、ISS 黄金模型 lockstep 对拍、协同仿真 transactor、配置校验/黄金向量、多 seed 回归的置信区间与退化报警、虚拟原型的速度-保真度菜单。
这里的 gem5/QEMU/Spike 数字是量级教学模型（典型 MIPS/加速比的数量级），用于讲清机制与权衡，不是某一具体工具版本的实测；生产分析请以所用工具版本的实测与官方手册为准。真正跑这些仿真器的命令与配置在对应文章里给出。
构建与运行
bash
make # g++ -O2 -std=c++17 -Wall -Wextra
./lab all # 全部 10 个实验
./lab 1 # 只跑第 n 个（1..10）实测环境：CentOS 7 + devtoolset-10（GCC 10.2.1），-Wall -Wextra 零警告。
实验目录
| 编号 | 文章 | 模型内容 |
|---|---|---|
| 1 | E4 功耗/面积 | 按访问次数×能量/访问记账（ALU/L1/L2/DRAM/分支/时钟），总能量→平均功耗；DVFS 扫 V/f 展示 V² 能量下降与时间代价 |
| 2 | E5 DSE/敏感性 | 单变量 OAT 敏感性（宽度/ROB/L2）+ 36 点网格 DoE，提取非支配 Pareto 前沿（11 点） |
| 3 | F1 gem5 SE/FS | SE ~4.2 M/s 无 OS vs FS ~0.31 M/s 真 OS；10k 首页在 SE/FS 的缺页差异 |
| 4 | F2 gem5 二开 | 100M 指令：全 timing 500s → atomic ffwd 7.4× → KVM ffwd 9.9× → KVM+1% 采样 91×；自定义指令加 3 拍记账 |
| 5 | F3 QEMU/TCG | QEMU 900 MIPS（功能）vs plugin 820（~9% 开销）vs gem5 atomic 5 vs timing O3 0.2 |
| 6 | F4 ISS/Spike | RV32I ADDI 黄金模型 vs 一个漏符号扩展的 DUT：golden x1=8、DUT=8200，在第 2 条动态指令首次分歧 |
| 7 | F5 协同 transactor | 一笔 burst → 逐拍 valid/ready 引脚事件（4/16/64 beat）；同步粒度 G 与域间漂移 |
| 8 | G1 C++/Python 工程 | 参数校验（宽度/ROB≥宽度/L2 二幂/频率）四组非法用例全捕获 + 黄金向量 |
| 9 | G2 回归/统计 | 20 seed 多跑：baseline/good/regressed 的均值±95% CI，-7.12% 退化触发报警、-0.37% 判为噪声 |
| 10 | G3 虚拟原型 | LT+DMI 12 MIPS → OoO LT 4 → AT 0.3 → CA 0.02；10M 指令启动的宿主机耗时对照 |
设计原则
- 机制出数：Pareto 支配判定、置信区间、lockstep 首分歧、量子漂移都来自真实控制流/统计，而非打印假数据。
- 量级可信、非工具实测：仿真器速度是数量级教学值，用于选型直觉；文中另给真实工具的获取/运行方式。
- 确定性：统计实验固定随机种子（mt19937 seed=12345），输出可复现。
- 上游 SystemC/TLM 内核与事务机制见
../cpu-model-systemc-tlm-lab；CPU 结构/内存记账模型见../cpu-model-core-mem-lab；ISA 功能底座见../cpu-model-isa-iss。
总结
sim-platform-lab 用自包含 C++17 模型把功耗记账、DSE、gem5/QEMU 提速、ISS 对拍、协同仿真、回归置信区间、虚拟原型等平台机制真实跑出数据；其中仿真器速度是数量级教学值，非工具实测。