【摘 要】
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随着我国航空航天领域的发展,确定设备是否达到标准的测试性验证,在保证航天器成功运行方面起着重要的作用。通过构建虚拟软件运行环境的CPU模拟器,对航天设备中特殊处理器指令集体系结构进行设计模拟,已成为测试性验证的重要手段之一,在航天控制工程项目周期内起着巨大的作用。动态二进制翻译技术是把某种指令体系结构的二进制代码在运行过程中翻译成另外一种指令集体系结构的技术,是构造高性能异构CPU模拟器的关键技术
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随着我国航空航天领域的发展,确定设备是否达到标准的测试性验证,在保证航天器成功运行方面起着重要的作用。通过构建虚拟软件运行环境的CPU模拟器,对航天设备中特殊处理器指令集体系结构进行设计模拟,已成为测试性验证的重要手段之一,在航天控制工程项目周期内起着巨大的作用。动态二进制翻译技术是把某种指令体系结构的二进制代码在运行过程中翻译成另外一种指令集体系结构的技术,是构造高性能异构CPU模拟器的关键技术。设计一款优秀的动态二进制框架来提高CPU模拟器的执行速度非常具有意义。DSP处理器是专门用于对数字信号处理运算的嵌入式处理器,由于其特殊的DSP指令以及硬件结构,在翻译执行时会带来巨大的时间开销。近年来,LLVM技术的发展支持研究人员在其之上构建二进制翻译设施。为了解决DSP指令的测试仿真问题,本文对LLVM技术应用于二进制翻译进行了研究,主要工作如下:通过研究如何利用LLVM构造动态二进制翻译系统,本文提出了一套可复用的面向多目标处理器的CPU模拟器程序框架。针对源指令集,设计了对应的LLVM IR指令库,完成了IR的重新组合,优化了本地生成码的质量;结合JIT引擎的高效执行,提高了指令执行时的翻译速度。利用以上的研究成果,本文针对TI TMS320C6678 DSP处理器,实现了一款基于LLVM的CPU模拟器原型和演示系统,来对研究结果的合理性和先进性进行实例验证。通过实验分析,本文提出的框架相对于传统动态二进制翻译执行速度更快,具有较好的性能体现,实现了预期的优化目标;将框架使用到模拟器当中,可以很好的提升模拟器的速度。
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