基于QEMU的熱點代碼探測與動態(tài)優(yōu)化模型的研究與實現.pdf

1、二進制翻譯技術是實現軟件跨平臺移植和硬件仿真的核心技術，采用二進制翻譯技術能使不同處理器體系架構的可執(zhí)行目標文件能夠跨硬件平臺以及跨操作系統執(zhí)行，同時還能實現硬件邏輯的驗證，系統軟件的調試等。動態(tài)二進制翻譯技術是目前最熱門的二進制翻譯技術。它采用邊翻譯邊執(zhí)行的策略實現對目標架構的指令向本地架構的指令轉化，具有實時翻譯、迅速響應、多源多目標等特性。然而，動態(tài)二進制翻譯技術還處于不斷發(fā)展的階段，有許多尚待完善之處，例如，將動態(tài)二進制翻譯技術

2、與硬件技術結合，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量等。如何實現快速翻譯和優(yōu)化一直是動態(tài)二進制翻譯技術的研究熱點。
　　QEMU是一個典型的動態(tài)二進制翻譯系統，它能實現對目標架構指令的實時翻譯和執(zhí)行，并具有多源多目標、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，在其生成的主機代碼中，有許多不必要的內存存取操作以及寄存器移動操作，這些指令的執(zhí)行將導致極大的開銷；另外，QEMU采用串行化的方式來

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

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考慮優(yōu)化算法帶來的開銷。多個線程同時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)行轉換為并行化執(zhí)行，有效地提升處理器的利用率，從而改進QEMU的性能。此外，文章還提出一種新穎的優(yōu)化方法——委托機制，該機制能夠有效消除代碼中存在的內存加載操作以及寄存器移動操作，以提升翻譯后代碼的質量，從而達到代碼優(yōu)化的目的。以 QEMU-ARM仿真平臺進行測試，實現結果表明，該模型能夠