系統(tǒng)仿真能夠屏蔽計算機體系結(jié)構(gòu)間差異,是解決軟件兼容性問題的有效方法。CPU仿真是計算機系統(tǒng)仿真的主要方面,是目前系統(tǒng)級仿真關(guān)注的熱點。本文針對CPU仿真中的關(guān)鍵問題進行了分析,并研究了針對多核平臺的CPU仿真,主要貢獻如下: 1.針對傳統(tǒng)仿真系統(tǒng)中常用翻譯緩存策略的不足,提出了分區(qū)翻譯緩存管理策略,實現(xiàn)了區(qū)域間和區(qū)域內(nèi)的兩級管理。分區(qū)翻譯緩存管理策略在避免產(chǎn)生緩存碎片的同時能提高翻譯的效率。針對翻譯緩存代碼一致性問題,設(shè)計實現(xiàn)了細粒度的自修改代碼處理機制。 2.分析了仿真過程中的中斷處理和異常處理的特征,深入研究了中斷和異常仿真中的關(guān)鍵問題。對于中斷仿真,采用了時鐘超時斷鏈機制,解決了直接塊鏈帶來的中斷響應(yīng)超時問題;對于異常仿真中的指令定位,采用了地址映射表法,解決了異常指令的定位開銷大的問題,測試表明,地址映射表法仿真開銷低于重新翻譯法。 3.研究了CPU仿真的并行化實現(xiàn)方法,將翻譯和執(zhí)行分配到不同的線程。為了提高并行度,設(shè)計并實現(xiàn)了一種超前翻譯算法。對緩存分區(qū)管理策略的測試表明,翻譯塊的miss率在2%以下,可以為系統(tǒng)提供較高的 仿真效率;測試結(jié)果顯示在采用地址映射...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

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摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 仿真的定義
        1.1.2 仿真的分類
        1.1.3 仿真的意義
        1.1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.2 本文研究內(nèi)容
    1.3 論文組織結(jié)構(gòu)
第二章 CPU 仿真技術(shù)研究
    2.1 典型的CPU 仿真技術(shù)
        2.1.1 解釋執(zhí)行方法
        2.1.2 動態(tài)翻譯方法
        2.1.3 兩種仿真方法的對比
    2.2 系統(tǒng)級CPU 仿真
        2.2.1 CPU 仿真在仿真系統(tǒng)中的位置
        2.2.2 CPU 仿真組成及工作流程
    2.3 系統(tǒng)級CPU 仿真關(guān)鍵問題分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 CPU 仿真中的TransCache 管理
    3.1 TransCache 管理需要解決的問題
        3.1.1 TransCache 管理的內(nèi)容
        3.1.2 TransCache 管理的難點
        3.1.3 TransCache 管理的目標
    3.2 基于分區(qū)的TransCache 管理策略
        3.2.1 現(xiàn)有的TransCache 管理算法缺陷
        3.2.2 TransCache 分區(qū)管理的設(shè)計
        3.2.3 TransCache 分區(qū)管理的實現(xiàn)
    3.3 細粒度的TransCache 代碼一致性處理
        3.3.1 代碼一致性和自修改代碼
        3.3.2 QEMU 自修改代碼檢測及處理機制
        3.3.3 細粒度的自修改代碼機制
    3.4 本章小結(jié)
第四章 中斷和異常仿真機制研究
    4.1 硬件機器上的中斷
        4.1.1 中斷的分類
        4.1.2 中斷和異常的處理
    4.2 中斷和異常在CPU 仿真中的特征
        4.2.1 CPU 仿真中中斷的特征
        4.2.2 CPU 仿真中異常的特征
    4.3 中斷的仿真
        4.3.1 中斷延遲處理機制
        4.3.2 中斷仿真中的塊鏈
    4.4 異常的仿真
        4.4.1 異常仿真機制
        4.4.2 異常指令的定位
    4.5 本章小結(jié)
第五章 多核平臺下的CPU 仿真多線程并行化
    5.1 單線程串行的CPU 仿真缺陷
    5.2 多核平臺CPU 仿真并行性分析
    5.3 多線程并行的CPU 仿真模型
        5.3.1 基于多核的并行線程設(shè)計
        5.3.2 并行狀態(tài)下的線程執(zhí)行流程
    5.4 超前翻譯算法
        5.4.1 超前翻譯路徑選擇算法
        5.4.2 超前翻譯任務(wù)認領(lǐng)算法
    5.5 本章小結(jié)
第六章 測試與分析
    6.1 TransCache 的分區(qū)管理算法測試
        6.1.1 測試依據(jù)
        6.1.2 測試方法與測試結(jié)果
        6.1.3 測試結(jié)果分析
    6.2 異常指令定位效率測試
        6.2.1 測試依據(jù)
        6.2.2 測試方法與測試結(jié)果
        6.2.3 測試結(jié)果分析
    6.3 仿真并行化測試
        6.3.1 測試依據(jù)
        6.3.2 并行化對基本塊miss 率的影響
        6.3.3 并行化對有效執(zhí)行時間的影響
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)束語
    一、論文工作總結(jié)
    二、進一步工作展望
參考文獻
作者簡歷 攻讀碩士學(xué)位期間完成的主要工作
致謝



本文編號：4054815