基于QEMU的熱點(diǎn)代碼探測與動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、二進(jìn)制翻譯技術(shù)是實(shí)現(xiàn)軟件跨平臺(tái)移植和硬件仿真的核心技術(shù)，采用二進(jìn)制翻譯技術(shù)能使不同處理器體系架構(gòu)的可執(zhí)行目標(biāo)文件能夠跨硬件平臺(tái)以及跨操作系統(tǒng)執(zhí)行，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)硬件邏輯的驗(yàn)證，系統(tǒng)軟件的調(diào)試等。動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯技術(shù)是目前最熱門的二進(jìn)制翻譯技術(shù)。它采用邊翻譯邊執(zhí)行的策略實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)架構(gòu)的指令向本地架構(gòu)的指令轉(zhuǎn)化，具有實(shí)時(shí)翻譯、迅速響應(yīng)、多源多目標(biāo)等特性。然而，動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯技術(shù)還處于不斷發(fā)展的階段，有許多尚待完善之處，例如，將動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯技術(shù)

2、與硬件技術(shù)結(jié)合，以加速仿真器的執(zhí)行；引入新型的優(yōu)化算法來提高代碼翻譯的質(zhì)量等。如何實(shí)現(xiàn)快速翻譯和優(yōu)化一直是動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯技術(shù)的研究熱點(diǎn)。
　　QEMU是一個(gè)典型的動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)，它能實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)架構(gòu)指令的實(shí)時(shí)翻譯和執(zhí)行，并具有多源多目標(biāo)、快速翻譯、支持自引用/自修改代碼等特性。然而，較之于快速翻譯，在其生成的主機(jī)代碼中，有許多不必要的內(nèi)存存取操作以及寄存器移動(dòng)操作，這些指令的執(zhí)行將導(dǎo)致極大的開銷；另外，QEMU采用串行化的方式來

3、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)指令翻譯、優(yōu)化和執(zhí)行，這種方式將造成許多優(yōu)化無法進(jìn)行，這是由于優(yōu)化操作需要進(jìn)行耗時(shí)的分析，造成極大的優(yōu)化開銷，常常得不償失。
　　文章對 QEMU的 TCG翻譯引擎進(jìn)行了詳細(xì)研究，并在此基礎(chǔ)上提出了一種熱點(diǎn)代碼探測與動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型：結(jié)合處理器多核心以及多線程技術(shù)，通過代碼插裝及NET算法實(shí)現(xiàn)QEMU的熱點(diǎn)代碼探測，將探測到的熱點(diǎn)代碼塊進(jìn)行合并，生成一個(gè)超級塊，并對超級塊進(jìn)行深度優(yōu)化，以產(chǎn)生精簡的主機(jī)代碼。文章采用多線程技術(shù)，

4、讓合并和優(yōu)化例程在不同的線程中執(zhí)行，這使得核心仿真線程不會(huì)考慮優(yōu)化算法帶來的開銷。多個(gè)線程同時(shí)在不同的處理器核心中并行執(zhí)行，使得原始QEMU的串行化執(zhí)行轉(zhuǎn)換為并行化執(zhí)行，有效地提升處理器的利用率，從而改進(jìn)QEMU的性能。此外，文章還提出一種新穎的優(yōu)化方法——委托機(jī)制，該機(jī)制能夠有效消除代碼中存在的內(nèi)存加載操作以及寄存器移動(dòng)操作，以提升翻譯后代碼的質(zhì)量，從而達(dá)到代碼優(yōu)化的目的。以 QEMU-ARM仿真平臺(tái)進(jìn)行測試，實(shí)現(xiàn)結(jié)果表明，該模型能夠