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。     

面向多目标的指令集模拟技术

针对传统指令集模拟器的目标依赖性,提出基于虚指令集的多目标指令集模拟技术。采用解释型模拟策略,利用虚指令集技术优化虚指令集构造,进一步设计出面向多目标的指令集模拟器。实验结果证明该技术具有快速、灵活、可重用等特性,该模拟器在后续工作和兼容性方面优于传统模拟器。     

OpenSMT：一个同时多线程处理器模拟器的设计和实现

同时多线程（SMT）技术是目前微处理器体系结构的研究热点之一。为了支持对SMT技术和基于SMT核的单芯片多处理器（CMP）体系结构技术的深入研究，我们在广泛使用的超标体系结构模拟器Simple Sealar的基础上，通过对SMT结构的关键特性进行适当的抽象，开发了一个SMT体系结构模拟器OpenSMT。本文介绍了谊模拟器主要的设计思想和实现方法，包括多个线程上下文结构的表示、超标量流水线各个阶段的模拟，以及模拟器设计和实现时需要解决的几个关键问题等。初步的应用研究表明，与现有可免费获得的研究用SMT模拟器相比，该模拟器能够较好地平衡模拟性能、灵活性和精度三个基本设计目标，实现了执行驱动、易于扩展指令集结构、良好的用户接口、灵活的软件结构、适宜评估更广泛的SMT体系结构设计空间等设计要求。     

ARMv4指令集模拟器设计及优化技术

指令集模拟器是处理器、编译器以及嵌入式系统设计中的重要工具之一．首先讨论指令集模拟器的分类及特点，然后阐述作者采用解释技术开发的ARMv4指令集模拟器的实现方法，为了提高模拟效率，还讨论几种性能优化技术．     

快速SPARC V7指令集模拟器的设计方法

为提高解释型指令集模拟器的速度,研究了模拟器设计的译码分派技术及其优化方法,针对模拟器运行时译码阶段开销较大和执行阶段需要本地机器指令较多等特点,提出用预译码技术和优化线索解释技术相结合的方式,提升模拟器的速度。通过设计一个基于SPARC V7指令集模拟器,结合实例对3种模拟器性能进行比较分析,实验结果表明了该方法的可行性和有效性。     

基于VTEST的TMS320C3x指令集模拟器设计

TMS320C3x指令集模拟器主要由指令集、中断和外设模块3部分组成.根据TMS320C3x指令的寻址特点,提出了双线代码指令模拟技术,该技术既能降低开发模拟程序的工作量,又能保证模拟效率;通过对中断识别机制的研究,给出了模拟器中断响应过程;设计了基于VTEST的事件驱动定时模拟方法,可降低外设模拟时对模拟器性能的影响.在实验部分,对模拟器性能进行了验证,实验结果表明了该模拟器具有较快的模拟速度.     

基于QEMU的RISC-V程序性能分析

开源指令集规范RISC-V具有模块化、高可定制的特点,可根据特定应用或需求定制指令集,从而优化性能、节约能耗,提高芯片的应用适配性。为了分析目标场景的需求以优化指令集设计,往往需要基于模拟器深入分析目标应用的特点。为此,本文面向RISC-V,提出了一种基于QEMU模拟器的程序性能分析技术,以动态二进制插桩的方式收集程序的运行信息,并结合调试信息进行基本块级和函数级的热点标注。相比于传统的性能分析技术（如Gprof等）,本技术具有以下优势：一是不受硬件平台和操作系统的限制,适用于早期的指令集设计阶段;二是考虑了模拟器与真实芯片之间执行指令的差异,引入指令预估代价模型对结果进行修正。此外,本文提出的性能分析技术也可用于指导程序性能优化以及编译优化等。     

VLIW处理器ISA建模与辅助软件优化技术

在基于VLIW结构的分组密码专用处理器设计过程中,研究了VLIW处理器的指令集体系结构建模技术.设计了一个指令精确的指令集模拟器,通过附加一个流水线相关及停顿统计模块,实现了周期精确的程序运行统计和流水线停顿统计.结合指令集模拟器、汇编器以及调试器,设计了一个面向VLIW处理器的辅助程序优化环境.利用模拟器和调试器来评估程序的指令级并行度以及资源占用情况,辅助程序开发者优化VLIW处理器程序,从而达到软硬件协作开发VLIW处理器指令级并行性的最终目的.     

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。     

基于动态二进制转换技术的DOS环境模拟器的实现

二进制翻译技术是从一种指令集到其他指令集的代码转换技术,可用以解决移植代码到新硬件平台时的重编译问题。旨在设计和实现一种DOS环境模拟器。该模拟器基于动态二进制指令转换技术,通过对X86指令的动态翻译,结合对外设模拟技术、系统中断模拟方案等一些关键技术的研究,最终使得原先在DOS系统中运行的应用程序无需重新编译,就能在多种异构体系平台上正确地运行。通过对翻译块进行有效的组织管理,使得该动态翻译得到很好的运行性能。     

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.     

多处理器嵌入式系统的软/硬件协同模拟验证方法

介绍一种软硬件协同模拟验证方法，该疗法以指令集模拟器和事件驱动硬件模拟器为基本框架，透明地将多个不同类型的指令集模拟器和硬件模拟器连接起来，实现面向混合多处理器嵌入式系统的软硬件协同模拟验证。介绍了多处理器间通信机制的模拟实现及优化方法，重点讨论了以硬件模拟器为控制核心的协同模拟同步方法。     

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.     

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和硬件模拟器的协同模拟关键技术研究

提出一种在嵌入式系统软硬件协调设计中对系统功能进行验证的软硬件协同模拟方法．该方法使用指令集模拟器(ISS)和事件驱动硬件模拟器分别完成软硬件的模拟，并采用C 语言构造处理器的总线功能模型，实现软硬件模拟器的信息交互．重点讨论指令集模拟器、总线功能模型以及硬件模拟器协同模拟接口的设计与实现方法，同时还给出了软硬件模拟器之间的同步算法．     

An integrated functional performance simulator

Microprocessor designers use multiple simulation tools with varying degrees of modeling details ranging from the instruction set of the microprocessor to the circuit implementation. We focus on tool design for the development of microarchitectures, which implement the instruction set. Microarchitecture design involves both functional and performance simulators. A functional simulator models a machine's architecture, or instruction set, with functional correctness. A performance simulator models the machine organization, or microarchitecture, and is concerned with machine performance. Sometimes these performance simulators are also referred to as cycle-accurate simulators to reflect their concern with timing issues. The FMW PowerPC-based simulation tool will help designers accurately evaluate the effectiveness and validate the correctness of new microprocessor mechanisms