嵌入式CPU指令系统通用仿真研究与实现

发布时间：2020-03-30 15:54

【摘要】： 嵌入式系统的软件仿真可以使开发者对嵌入式系统架构的正确性及性能进行验证,从而大大降低开发成本和时间,是保证和提高嵌入式开发软件可靠性的重要手段。但目前市场上大多数的嵌入式系统软件仿真平台中对CPU指令模块的仿真都是从编译后的机器语言入手,这样就造成对嵌入式处理器生产厂家的编译器的依赖,阻碍了软件仿真的发展。为此本文提出了基于源代码分析的指令仿真技术,即对嵌入式应用软件代码的仿真采取直接从汇编源代码仿真执行入手,而不需要通过具体的机器语言,并提出用基于编译原理的“三个分析”方法来实现对源代码的功能仿真。 在目前现有的嵌入式系统软件仿真工具中,还未出现针对凌阳SPCE061A单片机的软件仿真器。另外在主流软件仿真器中,也主要是对某一款具体处理器型号的单一仿真,还未做到嵌入式系统软件仿真平台的通用。针对这种情况,本文基于凌阳SPCE061A处理器对CPU的运行原理和仿真实现方法进行了探索性的研究,目的是找出针对不同CPU结构的通用仿真方法。 本文初步实现了基于SPCE061A的通用嵌入式软件指令仿真工具USMIC,该工具主要是以基于面向对象技术的Visual C++6.0为开发工具,其功能主要实现对开发者按照汇编语法规则输入的汇编源程序进行识别、仿真执行并给出仿真结果,仿真的整个过程均在可视化窗口中实现。对USMIC工具进行的初步测试结果表明USMIC工具已基本实现对凌阳SPCE061A汇编源程序的功能性仿真。
【图文】：

基于编译的指令集仿真技术是在程序执行之前，首先对程序进行编译处理把每一条目标机指令转译成一组宿主机的指令，在实际的运行时直接使用那一组宿主机的指令代替那一条目标机的指令来完成处理器状态的修改，见图2一2。编译型指令集模拟器虽然有较高的模拟速度，但其对宿主机的过分依赖使得它通常只用于宿主机和目标机体系结构相近的模拟器中。Intel公司的工A一64仿真环境就是采用编译的方式。

指令集的模拟〔’2，。一翻一颧一矍一矍疏---------一一~-一--一蘸鬓藻--一-一---一-~--一图2一1基于解释的指令仿真流程由于这样的仿真策略简单、灵活性好，而且精度高，几乎所有的商业化指令集仿真器都是采用这一策略实现的。但是这种仿真策略的缺陷也是显而易见的，，速度的劣势使得基于这种策略的仿真器效率比较低。2.编译型指令集仿真器基于编译的指令集仿真技术是在程序执行之前，首先对程序进行编译处理把每一条目标机指令转译成一组宿主机的指令，在实际的运行时直接使用那一组宿主机的指令代替那一条目标机的指令来完成处理器状态的修改，见图2一2。编译型指令集模拟器虽然有较高的模拟速度，但其对宿主机的过分依赖使得它通常只用于宿主机和目标机体系结构相近的模拟器中。Intel公司的工A一64仿真环境就是采用编译的方式。
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP391.9;TP368.1

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本文编号：2607744