MIPS仿真器設(shè)計(jì)與應(yīng)用.pdf

1、隨著后PC時(shí)代的到來，嵌入式系統(tǒng)隨處可見，其中MIPS處理器在嵌入式市場中占有很大的比例。然而，隨著嵌入式產(chǎn)品更新速度加快，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期大大縮短。而仿真器的設(shè)計(jì)正是為了滿足這個(gè)需求:一方面，仿真器通過模擬指令在目標(biāo)機(jī)處理器上的執(zhí)行效果來實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)硬件的仿真，通過對比反饋信息與預(yù)期信息來輔助嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，仿真器技術(shù)已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與軟件優(yōu)化的重要技術(shù);另一方面，片上內(nèi)存是嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，直接影響著系統(tǒng)的整體性能，如何

2、有效地使用片上內(nèi)存資源在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是很關(guān)鍵的問題。因而，協(xié)同仿真器技術(shù)進(jìn)行嵌入式片上內(nèi)存結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與軟件優(yōu)化已經(jīng)成為一種趨勢。
　　 本文主要研究了MIPS仿真器設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)片上片外分配兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其中數(shù)據(jù)片上片外分配技術(shù)確定數(shù)據(jù)分配策略對數(shù)據(jù)對象進(jìn)行合理分配，目的是取得針對具體應(yīng)用的性能最優(yōu)。針對這兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，本文的主要工作如下:
　　 首先，面向內(nèi)存結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究，設(shè)計(jì)MIPS仿真器QtMips。它不僅支持編輯、

3、匯編、仿真和仿真信息實(shí)時(shí)掌握等基本功能，有效地收集和分析測試程序的行為，還支持SPM/Cache混合內(nèi)存結(jié)構(gòu)配置和數(shù)據(jù)片上片外分配配置，為數(shù)據(jù)片上片外分配技術(shù)的研究提供軟件支持。采取模塊化設(shè)計(jì)理念，分為I/O模塊、配置模塊、處理模塊和顯示模塊等進(jìn)行功能設(shè)計(jì)。
　　 其次，根據(jù)QtMips的功能設(shè)計(jì)劃分對實(shí)現(xiàn)技術(shù)分別進(jìn)行了研究，并分析了實(shí)現(xiàn)時(shí)采取的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，分別是串行匯編符號地址處理技術(shù)與內(nèi)存結(jié)構(gòu)可配置仿真技術(shù)。通過測試與驗(yàn)證

4、表明QtMips實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。
　　 最后，本文提出了TCG模型作為衡量數(shù)據(jù)引起Cache缺失的新標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮了絕大部分關(guān)鍵因素。TCG分配算法不僅將最容易發(fā)生沖突的數(shù)據(jù)對象分配到SPM，還考慮了數(shù)據(jù)對象在片外內(nèi)存的布局與Cache組的映射關(guān)系來降低Cache缺失率。通過算法仿真和性能分析得出TCG分配算法可以很好地利用內(nèi)存資源，提高內(nèi)存系統(tǒng)性能。
　　 通過本文的研究，可以得到一種針對具體應(yīng)用的嵌入式片上內(nèi)存結(jié)