NEMU模拟器源码编译与使用-编程知识

NEMU模拟器源码编译与使用

1 NEMU介绍
2 NEMU编译
3 NEMU使用
- 3.1 下载MySBI+BenOS
- 3.2 使用riscv64-benos_defconfig编译NEMU
- 3.3 编译MySBI+BenOS
- 3.4 运行MySBI+BenOS
4 解决NEMU编译报错
- 4.1 找不到readline/readline.h
- 4.2 找不到path_manager.h

1 NEMU介绍

NEMU（NJU Emulator）最早是由南京大学实现的一个用于教学的计算机指令集体系结构（ISA）模拟器，香山处理器团队基于2019版的NEMU进行增强和维护，用于香山处理器前期RISC-V指令集和体系结构的模拟。

因此，NEMU也称为香山模拟器，NEMU支持x86、mips32、RV32和RV64等指令集体系结构。

2 NEMU编译

安装依赖包

apt install build-essential man gcc gdb git libreadline-dev libsdl2-dev zstd libzstd-dev

下载NEMU源码

git clone https://github.com/OpenXiangShan/NEMU.git

进入目录

cd NEMU/

配置环境变量（/home/test/NEMU换成自己NEMU源码目录）

export NEMU_HOME=/home/test/NEMU

配置NEMU编译为单独可执行程序

make riscv64-xs_defconfig

NEMU有两种工作模式：

riscv64-xs_defconfig：作为单独可执行程序编译，生成的文件是build/riscv64-nemu-interpreter；
riscv64-xs-ref_defconfig：作为golden model模式编译，生成的文件是build/riscv64-nemu-interpreter-so。

在执行make xxx_defconfig时，会在源码目录下自动创建.config文件，这是源码的编译配置文件。

可执行程序附带调试信息（可选）

make menuconfig

配置以下选项，使其附带调试信息：

Build Options -> Optimization Level：选择O0，表示编译器不优化
Build Options -> Enable link-time optimization：取消选中，表示禁用链接时优化
Build Options -> Enable debug information：选中，表示使能调试信息

执行编译

make -j

在NEMU/build目录下，生成了riscv64-nemu-interpreter。

执行make run，启动模拟器，如下所示：

在这里插入图片描述
此外，执行make clean，可以清除编译结果。
执行make clean-all，清除编译结果和.config文件。

3 NEMU使用

3.1 下载MySBI+BenOS

这里，我们以《RISC-V体系结构编程与实践》中第2章，提供的MySBI+BenOS实验代码为例，进行说明。

关于MySBI+BenOS实验代码的更多说明，可参考《RISC-V体系结构编程与实践》第2章搭建RISC-V实验环境。

在这里插入图片描述

benos目录下为实验代码，包含MySBI（相当于BIOS）和BenOS；这个超精简BIOS和超精简OS，仅仅几行代码，越简单越易学；
riscv64-benos_defconfig为NEMU的编译配置文件，这个应该是该实验代码的作者，定制修改过的，可以正确跑实验代码。

因为，我使用上节中make riscv64-xs_defconfig配置，编译生成的riscv64-nemu-interpreter，来跑实验代码，会报错。

3.2 使用riscv64-benos_defconfig编译NEMU

因此，我们需要使用make riscv64-benos_defconfig，然后make -j，生成的riscv64-nemu-interpreter。

3.3 编译MySBI+BenOS

我们需要将MySBI+BenOS，编译为RISC-V格式的可执行程序，因此需要使用RISC-V交叉编译器，编译器安装，可参考《TinyEMU之Linux Kernel编译》。

这里，我们安装的编译器为：riscv64-unknown-linux-gnu-gcc

进入目录

cd benos

将Makefile文件第一行，修改为：

GNU ?= riscv64-unknown-linux-gnu

表示使用riscv64-unknown-linux-gnu为编译器前缀，来进行编译。

设置board环境变量

export board=nemu

执行编译

make

编译完毕

在这里插入图片描述

生成了，如下文件：

benos.bin，BenOS可执行文件
benos.elf，BenOS带调试信息的ELF文件
mysbi.bin，MySBI固件的可执行文件
mysbi.elf，MySBI带调试信息的ELF文件
benos_payload.bin，把benos.bin和mysbi.bin整合到一个可执行二进制文件中。

NEMU要求使用一个完整的二进制可执行文件，因此只有benos_payload.bin，才可以在NEMU中运行。

拷贝至riscv64-nemu-interpreter所在目录

cp benos_payload.bin ../NEMU/build/

3.4 运行MySBI+BenOS

在NEMU中，运行MySBI+BenOS

cd ../NEMU/build/
./riscv64-nemu-interpreter -b benos_payload.bin

运行效果，如下所示：
在这里插入图片描述

我们的BenOS，通过串口打印出了信息：Welcome RISC-V!

BenOS代码kernel.c，实现代码，如下所示：

#include "uart.h"void kernel_main(void)
{uart_init();uart_send_string("Welcome RISC-V!\r\n");while (1) {;}
}

作为一个OS，它是不合格的，太简陋了！
但是，作为一个实验代码，它是优秀的，极其简单！！！

4 解决NEMU编译报错

4.1 找不到readline/readline.h

报错： fatal error : readline/readline.h : No such file or directory…
解决办法： apt install libreadline-dev

4.2 找不到path_manager.h

报错： path_manager.h:24:10: fatal error: filesystem: No such file or directory
解决办法： 安装gcc8和g++8

sudo apt install gcc-8
sudo apt install g++-8sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-8 800 --slave /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-8
sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-7 700 --slave /user/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-7sudo update-alternatives --config gcc