Bitran二进制翻译实验系统的设计和实现

对处理器速度的追求促使体系结构不断发展 ,但是软件的支持却不能与其匹配 ,造成新体系结构推广的困难 ,研究、解决代码迁移问题的二进制翻译方法应运而生 .介绍作者参与开发的一个静态二进制翻译实验系统的框架设计 ,并详细介绍框架中各个部分的实现方法 ,最后给出该翻译系统的实验数据和分析 .     

动态二进制翻译中的中间表示

在二进制翻译中采用中间表示,可以适当隔离不同机器平台的特点,便于二进制翻译系统的移植。提出一种VINST中间表示方法,介绍其指令集与特点,运用SSA形式化和冗余指令删除等方法对VINST进行初步优化。优化前后的性能比较结果表明,相对简单高效的方法可以弥补优化的开销,提高系统性能。     

二进制翻译形式化模型

通过对比分析静态与动态二进制翻译系统,描述了基于机器状态的二进制翻译形式化模型。该形式化模型在实践上对于二进制翻译工程具有理论指导作用,并且可为保证翻译过程及结果的正确性提供理论基础。     

动态二进制翻译器CrossBit的性能分析与评估

动态二进制翻译是广泛应用于虚拟机系统的一种二进制代码的翻译技术。动态二进制翻译由于拥有代码缓存、本地执行、代码块链接、动态热路径生成等优化技术的支持,有着很高的性能。CrossBit是一个多元多目标的动态二进制翻译系统,通过对CrossBit二进制翻译器的性能进行的研究,分析动态二进制翻译器性能提升中所必须解决的若干问题,并通过定量的分析总结了一些二进制翻译系统的在不同的配置和负载下系统优化手段的执行时策略。     

基于二进制翻译的仿真器关键技术研究

介绍基于构件化的仿真器设计方法,比较动态二进制翻译和静态二进制翻译的区别,分析动态二进制翻译技术在仿真器开发中的应用,并对基于二进制动态翻译的仿真器的关键技术——指令集仿真、T-cache缓存管理等问题进行分析,针对二进制动态翻译中的自修改代码翻译问题,给出具体的解决方案。     

IA-64二进制翻译中指令束特性的消除技术

目前对处理器速度的追求促使指令集体系结构不断发展，但是软件的支持却不能与其匹配，造成新体系结构推广的困难，研究、解决代码迁移问题的二进制翻译方法应运而生。文中介绍了二进制翻译中解码器的功能，并结合IA-64的指令特点，设计出基于指令束的解码算法。根据测试中发现该算法存在的问题，提出了改进方案，消除束的特性，给每条指令赋予唯一地址并按此地址进行解码。在IA-64至Alpha的二进制翻译课题中，对该算法进行了工程实现。     

软件移植理论与技术研究

从软件可移植性研究和软件移植方法两方面出发,分别探讨了可移植性定义、可移植性度量、可移植性软件工程、源代码移植方法、二进制移植方法的研究现状,最后指出了软件移植的发展趋势。     

浮点到定点的高效翻译策略研究

动态二进制翻译中,在目标平台没有浮点部件、不支持浮点运算的情况下,浮点指令只能通过模拟解释执行。浮点指令的解释执行造成翻译系统效率急剧下降。通过将浮点指令运算转化为定点运算,解决了浮点指令在目标平台的翻译,为浮点指令的翻译找到了新的途径。在动态二进制翻译系统中进行实验,验证了翻译方法的可行性。实验显示翻译系统的性能有明显提升,含有浮点指令的比例越高,算法能够获得的加速比越高,对含有25%浮点指令的程序,该算法能达到1.55的加速比。     

代码翻译中Case语句的识别和恢复

提出了在开发IA 64二进制翻译系统中采用的n 条件分支跳转表和目标地址恢复技术。着重论述了该技术的核心——过程内切片和表达式替换，以及针对IA 64特性的改进算法。     

基于热例程的动态二进制翻译优化

依据对系统级程序行为特性的观察,提出了一种基于热例程的动态二进制翻译优化方法。该方法以频繁执行的例程作为优化单位,通过块内和块间优化算法消除动态二进制翻译引入的冗余。相比基于踪迹的优化方法,该方法具有优化单位发现开销更小、代码区域更大、无重复翻译等优点,更适用于系统虚拟机中操作系统代码的优化。在跨平台系统虚拟机监控器ARCH-BRIDGE上的测试表明,通过对内核代码实施该优化方法,SPEC CPUINT 2006程序的效率提升了3.5%~14.4%,相比基于踪迹的优化,性能最大提升了5.1%。     

IA-64二进制翻译中跳转表恢复技术

基于IA-64体系结构下二进制翻译系统,本文提出了应用过程内静态切片技术恢复索引跳转中跳转表以及目标地址的解决方案。并通过在IA-64体系结构上对C和C 编译器产生的代码进行测试,表明通过该技术可以很好的解决二进制翻译中跳转表的恢复问题,提高二进制解码的覆盖率。     

基于加载机制分析的ELF文件main函数定位技术

当前二进制翻译中通用的main函数定位方法依赖于符号表，随着strip工具的普遍应用，二进制可执行文件中往往不存在符号表。该文描述了strip工具的应用目的，分析了其应用对二进制翻译的影响，基于ELF文件加载机制的分析，提出了一种新的main函数定位技术，通过对IA-32及IA-64下ELF格式二进制文件的翻译，证明该技术是有效的。     

IA64二进制翻译中过程抽象技术及其实现

过程抽象技术是用机器无关的表达方式对过程中与机器相关的内容进行抽象。然而用传统的Pascal,C或者是C 语言来实现该技术是相当困难的。本文基于IA64二进制翻译框架,提出了一种新的过程抽象技术,并对扩展的过程抽象语言进行了详细介绍。     

自修改代码对QEMU翻译效率的影响分析

自修改代码是二进制翻译研究中的难点和影响翻译效率的重要因素。众多文献介绍了自修改代码对二进制翻译效率的影响,但均缺乏量化分析。针对上述问题,利用QEMU作为实验平台,对自修改代码和非自修改代码进行了大量的测试,量化地分析了自修改代码对翻译器的翻译效率和翻译块数量的影响。研究结果表明,在QEMU翻译器上,自修改代码随着自修改同比次数增长,其执行时间的增加速度平均是非自修改程序的5.82倍。平均每增加1次自修改,对应在QEMU上的翻译块数量约增加10.51块。     

二进制翻译中的过程恢复技术

目前对处理器速度的追求促使体系结构不断发展,但是软件的支持却不能与其匹配,造成新体系结构推广的困难,研究、解决代码迁移问题的二进制翻译方法应运而生。文中介绍了在开发一个静态二进制翻译系统(XM翻译器)中的过程恢复技术,包括参数恢复和返回值恢复,并提出了解决返回值恢复问题的一个新的实现方法。它回避了一般方法中必须要进行数据流、控制流分析的复杂性,基于x86机器本身的调用特点以及实例的分析,是一种简单实用的实现返回值恢复的方法,经XM系统验证是行之有效的。     

动态二进制翻译系统的调试器框架

传统的动态二进制翻译系统缺少调试器支持或者调试功能有限,随着开发规模的扩大,调试手段成为制约设计开发进度的瓶颈。该文提出一种针对动态二进制翻译系统的调试器框架,引入观察点、回退执行与调试脚本3个功能,通过在Crossbit平台上的验证,证明该技术能够高效地帮助程序员发现错误,提高系统的开发进度。     

跳转链接技术在动态二进制翻译中的应用

动态二进制翻译中,翻译和执行的基本单元是基本块。一个基本块执行完毕,程序的控制权必须回到执行引擎,开始下一个基本块的查询,这导致频繁的控制权切换。对基本块应用跳转链接技术能够减少这种频繁的控制权切换。该文总结了二进制翻译器中一些常用的跳转链接方法,包括翻译块链接、路径线性化、分支预测等,并通过实验数据证实了跳转链接技术的有效性。     

IA64二进制翻译中过程抽象技术及其实现

过程抽象技术是用机器无关的表达方式对过程中与机器相关的内容进行抽象.然而用传统的Pascal,C或者是C++语言来实现该技术是相当困难的.本文基于IA64二进制翻译框架,提出了一种新的过程抽象技术,并对扩展的过程抽象语言进行了详细介绍.     

BTASUP二进制翻译系统的性能改善策略

针对目前航电系统硬件的升级换代而导致老软件不可用的问题,提出了一个用于航电系统软件升级的二进制翻译系统(BTASUP系统)。该系统能把解释执行和动态翻译结合起来,在PowerPC处理器上实现对1750A处理器二进制可执行代码的透明执行。介绍了系统的结构和工作原理,着重讨论了改进BTASUP系统性能的几种策略。