一個基于即時編譯器的GBA模擬器.pdf

1、GBA(GameboyAdvance)是Nintendo公司于2001年發(fā)布的便攜式娛樂設(shè)備。通過軟件其它平臺(如PC)模擬GBA的運(yùn)行環(huán)境并加載運(yùn)行GBA的應(yīng)用稱為GBA模擬器。由于硬件平臺的不同，一個高效的模擬器可以采用即時編譯器(Just-In-TimeCompiler)技術(shù)，即時的把源機(jī)器指令編譯成目標(biāo)機(jī)器指令運(yùn)行。本文的目標(biāo)就是提出一套方案，在x86平臺上實現(xiàn)與優(yōu)化一個基于即時編譯器的GBA模擬器，并進(jìn)一步展望其在PSP平臺上

2、的移植。 由于模擬器和二進(jìn)制轉(zhuǎn)換器的相似性，本文首先對比和分析了現(xiàn)存的各種二進(jìn)制轉(zhuǎn)換器的方案，回顧了模擬器的發(fā)展過程以及技術(shù)特點。隨后根據(jù)GBA平臺的特性和復(fù)雜度，選擇了成熟的基于解釋執(zhí)行的模擬器VBA(VisualBoyAdvance)為研究的出發(fā)點。 本文的核心部分描述了VBA編譯內(nèi)核的實現(xiàn)與優(yōu)化的過程。首先剖析了原有的基于解釋執(zhí)行模擬器的結(jié)構(gòu)和工作原理。然后提出了要如何基于現(xiàn)有的框架結(jié)構(gòu)實現(xiàn)編譯內(nèi)核。 隨后

3、分為如下幾部分細(xì)描述了編譯內(nèi)核的實現(xiàn)機(jī)制與運(yùn)行過程： 基本塊的劃分描述了靜態(tài)和動態(tài)的基本塊劃分算法，并提出效率上更加優(yōu)化的“N級預(yù)先搜索”算法。 基本塊的組織根據(jù)GBA不同區(qū)域內(nèi)存的大小與訪問方式，分析對運(yùn)行效率有較大影響操作，提出根據(jù)訪問區(qū)域和操作優(yōu)化過的基本塊組織算法。 代碼生成描述了ARM/THUMB機(jī)器指令對應(yīng)的中間代碼，以及生成x86機(jī)器指令的過程。 編譯期優(yōu)化提出六種編譯期優(yōu)化的手段：只讀常量

4、內(nèi)嵌，常量傳播，復(fù)制傳播，消除無用標(biāo)志位更新，條件語句合并和指令重排。 基于運(yùn)行時信息的優(yōu)化程序通過虛擬機(jī)運(yùn)行的一個優(yōu)點在于，在受控運(yùn)行狀態(tài)下，可以采集到運(yùn)行信息，這些信息是直接在硬件上運(yùn)行采集不到的。虛擬機(jī)可以通過運(yùn)行時信息做出更多的優(yōu)化。這里我們選用的兩種基于運(yùn)行時信息的優(yōu)化手段：解釋與編譯混合和基本塊合并。 接下來形式化的分析和比較解釋內(nèi)核和編譯內(nèi)核的效率。提出了將我們實現(xiàn)的編譯內(nèi)核的VBA移植到PSP平臺上的方案