PowerPC嵌入式系统模拟器实现与优化

发布时间：2020-09-28 15:38

　　随着嵌入式应用的高速发展,嵌入式系统模拟器技术也得到日新月益发展。在嵌入式系统模拟器中,指令集模拟器是嵌入式系统领域中应用最为广泛的开发工具,它可以辅助设计者验证新设计的处理器[10],设计和验证编译器,辅助调试系统和评估操作系统[11]等。尽管开发者在没有真实硬件的情况下,也可以模拟硬件的执行过程,从而降低了研发过程中的成本。 POWER是1991年,Apple、IBM、Motorola组成的AIM联盟所开发出的微处理器架构。PowerPC处理器具有优异的性能、较低的能量损耗以及较低的散热量,在嵌入式领域中有着非常广泛的应用。但是基于PowerPC系统成本比基于X86的PC机成本要高,所以开发和研究PowerPC嵌入式系统模拟器是非常有必要的。本文实现了主要针对PowerPC e600处理器的指令集的模拟和优化。本文实现并优化PowerPC模拟器的主要工作有:第一,采用解释型模拟了PowerPC中e600指令集所包括的算数运算指令,逻辑运算指令,移位操作指令,字符串处理指令,输入输出指令,特权指令,转移指令等;第二,为了提高指令集模拟器的性能,本论文采用了基于伪指令的动态翻译技术对模拟器指令集进行了优化,实现了未细化的动态编译模式以及细化的动态编译模式;基于伪指令的动态翻译技术,即在编译阶段,指令被翻译成伪指令,伪指令是由两部分组成,一个是指向语义函数的指针,另一个是语义函数中所用到的参数[4]。这样,在译码阶段所消耗的时间被移到了编译阶段,大大提高了模拟速度。最后,利用循环算法、加密算法,排序算法等验证了指令集模拟器的功能和性能。
【学位单位】：广西工学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：TP368.1
【部分图文】：

代码,型模,优点,译码

加一定的安全策略，可以很好的控制外界对内部资源的访问，避免了病毒的攻击。为了结合解释型和编译型的优点，研究和开发者采用了许多先进的技术，如just-in-time cache compiled simulation (JIT-CCS)，instruction set compile simulatio(IS-CS)等。在当今较为广泛应用的模拟技术方面，JIT-CCS 和 IS-CS 是两个较突出的代表。JIT-CCS 想把解释型模拟器和编译型模拟器各自的优点结合到一起，既具有前者的灵活性，又有后者的高速性，它具体实现的方法是在指令执行前被编译，在执行完毕后将译码过程所产生的代码保存到 Cache 中，使用这种方法，在执行大量代码时就能到达静态编译指令集模拟器的性能水平。

技术,集成库,中间代码,编译基础设施

图 2-2 IS-CS 技术Figure 2-2 IS-CS technology外一种比较先进的技术是 LLVM 技术，LLVM 从本质上来说,它不俗的来说,它实现了一个库,在这个库上,可以很容易的实现不同的编LLVM 可以理解为一个虚拟机系统，它有别于其它技术之处就在于的 LLVM 中间代码，同时并形成了一套新的编译方法，能在程序在最后的安装过程中都会被优化，使得性能大幅度的提高。LLVM 的成库、编译工具和中间代码组成的，其中集成库主要用来存放分析法，编译工具就是实现集成库工作的具体工具，例如链接器、解调一套中立的中间代码和编译基础设施，并围绕这些设施提供了一套。

技术,集成库,中间代码

图 2-2 IS-CS 技术Figure 2-2 IS-CS technology另外一种比较先进的技术是 LLVM 技术，LLVM 从本质上来说,它不是一个编器。通俗的来说,它实现了一个库,在这个库上,可以很容易的实现不同的编译相关的序。LLVM 可以理解为一个虚拟机系统，它有别于其它技术之处就在于提供了一独立的 LLVM 中间代码，同时并形成了一套新的编译方法，能在程序在编译到运再到最后的安装过程中都会被优化，使得性能大幅度的提高。LLVM 的编译系统由集成库、编译工具和中间代码组成的，其中集成库主要用来存放分析和优化代的方法，编译工具就是实现集成库工作的具体工具，例如链接器、解调器等。它供了一套中立的中间代码和编译基础设施，并围绕这些设施提供了一套全新的编策略。

【参考文献】