可重用的指令集模拟器的设计与优化技术

指令集模拟器是进行体系结构设计与评估及软件逆向工程开发的有利工具。该文采用解释型模拟策略,阐述可重用的指令集模拟器的实现方法。在此基础上,提出一种基于虚拟指令集的模拟技术,使之能够应用于多款处理器,同时论述了几种提高模拟效率的优化 技术。     

SIMD指令集设计空间的形式化描述

SIMD (Single-Instruction-Multiple-Data)并行体系结构在现代处理器体系结构中扮演非常重要的角色.SI MD指令集已经成为处理器指令集中重要的子集.SIMD结构和指令集实现了短向量并行处理能力,SIMD指令集实现了对多种数据类型、多种操作模式的支持.采用形式化的方法,描述SIMD指令集的设计空间,从多个正交的维度刻画SIMD指令集的设计,基于此详细讨论了SIMD指令集的设计问题.该形式化方法有益于对SIMD指令集体系结构的分析和设计.     

基于二进制插桩的ASIP处理器指令集混合仿真方法

指令集仿真器在ASIP处理器硅前软件开发中发挥着重要的作用,但使用传统仿真方法的指令集仿真器仿真速度较慢.基于二进制插桩,提出了ASIP处理器指令集混合仿真方法,以混合仿真的方式,使基础指令直接运行在宿主机上,仅对扩展指令仿真,从而降低仿真开销,提升仿真速度.实验表明,采用此方法对主流高清音视频解码软件进行仿真的平均速度达到了1058.5MIPS,是采用当前先进的动态二进制翻译仿真方法仿真器速度的34.7倍.     

指令集仿真器的关键技术

为适应嵌入式系统开发中对指令集仿真器仿真速度的要求,提出一种改进的指令集仿真技术.该技术在现有的静态多核仿真器基础上引入指令预处理、动态译码缓存、多线程C函数生成和动态调度运行等技术,以实现对仿真器性能的优化.该技术已成功应用于中国科学院微电子所自主研发的IME-Diamond DSP处理器的多核指令集仿真器OPT-ISS中.实际应用程序测试结果表明,该技术在仿真速度提升方面有明显效果.     

面向固件代码分析的虚拟指令集体系结构设计

传统虚拟指令集体系结构不能同时满足简单性和高效性的要求。为此,提出一种面向固件代码分析的虚拟指令集体系结构构造方法。设计多目标固件代码分析平台,在可配置虚拟硬件结构的基础上,获取最小完备指令集,并说明扩展虚拟指令集的方法。实验结果表明,该方法能降低翻译代码膨胀率,目标指令模拟时间比传统方法减少19%~35%。     

指令集仿真器自动生成技术的研究

仿真器自动生成技术是仿真的一个重要研究领域。论文对指令集仿真器的自动生成技术进行了研究,基于模板构造法与构件组装法提出了一种新的方法-构件模板法,并根据该方法设计了一个指令集仿真器生成工具SimMaker。     

DSP指令集仿真器的设计与实现

指令集仿真器是进行芯片设计评估,系统软件设计开发以及计算机软硬件协同设计的不可或缺的工具.在DSP的硬件设计和后期算法开发中,指令集仿真器也同样是起着至关重要的作用.该文参考当前在指令集仿真领域比较先进的JIT-CCS和IS-CS仿真技术,吸取了各自的一些优点,提出了仿真策略,设计并实现了基于DSP3000的指令集仿真器HJS.为了兼顾仿真速度与精度的要求,HJS实现了指令精度和时钟周期精度两种级别的仿真.同时,在指令Cache和流水线的仿真上都做到了既尽可能与实际硬件相符,同时也兼顾执行效率.为评估DSP硬件设计、DSP算法的实现提供了很好的软件模拟平台.     

系统级体系结构仿真器的研究与实现

系统级体系结构仿真器是可以作为一个虚拟目标机器运行的软件系统,它可以实现对单（多）处理器、内存系统、Cache和外部设备等于系统的功能模拟。在体系结构设计和操作系统开发等工程,体系结构仿真器有着广泛的应用。本文介绍了一个基于MISC CPU和SPARC体系结构的系统级仿真器FMCS。     

扩展指令集处理器的灵魂之歌

“硬件是基础,软件是灵魂”,这句话在处理器的设计中同样适用。一般来说,现有处理器是指令集处理器（ISP,Instruction Set Processor）,处理器的功能几乎完全取决于指令集,所有运行于处理器上的程序都基于指令集进行编码。指令集作为软件与硬件或者应用程序与处理器之间的一种约定,因此起到了非常重要的作用——通过指令集程度能够与计算机相互独立发展;     

系统级体系结构仿真器的研究与实现

系统级体系结构仿真器是可以作为一个虚拟目标机器运行的软件系统 ,它可以实现对单 (多 )处理器、内存系统、Cache和外部设备等子系统的功能模拟 .在体系结构设计和操作系统开发等工程中 ,体系结构仿真器有着广泛的应用 .本文介绍了一个基于 MISC CPU和 SPARC体系结构的系统级仿真器 FMCS     

面向专用指令集处理器设计的软硬件协同验证

为提高专用指令集处理器设计中的验证效率和覆盖率,将专用指令集处理器的寄存器传输级设计验证与汇编器、指令集模拟器等软件开发工具的测试相结合,提出一种软硬件协同验证方法。该方法按照覆盖率要求由软件自动产生测试程序和数据,将利用汇编器产生的机器指令输入到指令集模拟器和硬件仿真工具分别进行软硬件仿真,通过软硬件仿真结果自动比对得出联合验证结果。实践证明,该方法能够有效提高验证效率和覆盖率,缩短验证周期。     

精简指令集计算机协处理器设计

针对AES与SHA-3候选算法中Gr?stl软件运算速度慢的问题,提出一种通过精简指令集计算机(RISC)协处理器来加速算法运算的设计方案。该协处理器复用片上高速缓存充当查找表来加速运算,并在RISC处理器的基本指令集架构中增加特殊指令。实验结果表明,与传统基于并行查找表的方案相比,该方案能够以较小的硬件代价加速AES与Gr?stl运算。     

软硬件协同模拟的通信同步算法设计与实现

协同模拟技术是嵌入式系统软硬件协调设计的关键技术之一,它在整个设计过程中对系统起着功能验证和性能预测的作用。采用指令集模拟和硬件事件驱动模拟器相结合的协同模拟技术是一种高效的、低代价的嵌入式系统协同验证方案,但解决指令集模拟器和硬件模拟器之间的同步问题是保证协同模拟正确性和提高模拟效率的关键。文章介绍了一种基于Windowssockets和Lock-step的协同模拟通信同步算法,最后介绍了几种降低通信开销,提高协同模拟效率的方法。     

基于指令集模拟器的处理器建模与验证

介绍处理器仿真建模技术以及指令集模拟器在其中的应用,讨论处理器ISA, MA模型建立以及指令精确、时钟精确的指令集模拟器实现方法,提出一种基于多线程技术的调试器集成方法,介绍指令集模拟器在一款密码专用微处理器开发过程中的具体应用方法。     

改进的语音特征提取方法及其应用

介绍处理器仿真建模技术以及指令集模拟器在其中的应用,讨论处理器ISA,MA模型建立以及指令精确、时钟精确的指令集模拟器实现方法,提出一种基于多线程技术的调试器集成方法,介绍指令集模拟器在一款密码专用微处理器开发过程中的具体应用方法.     

基于ISS的多处理器嵌入式系统模拟方案

提出一种基于ISS的多处理器嵌入式系统模拟方案。采用基于总线的互连方式,合理利用共享内存机制,解决不同处理器进程间的通信问题。提出全局时钟同步机制,实现对所有处理器单元的调度安排,使各处理器之间保持步调一致。分析表明,该方案能够实现对单个或多个同源或不同源目标代码的模拟与跟踪。     

MIPS64指令集模拟器动态编译技术研究

嵌入式开发对指令集模拟器模拟速度的要求越来越高.提出了一种新的细化的动态翻译技术,基本思路是指令集的每条指令被翻译成一条语义函数,通过特定的指针指向符合条件的语义函数,这样,即使执行条件发生改变时也能调用上次编译的结果,从而使模拟速度显著提高,MIPS64指令集模拟器的测试结果给以了验证.