動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯后端代碼熱路徑的重組優(yōu)化.pdf

1、二進(jìn)制翻譯（Binary Translation）是指在沒(méi)有二進(jìn)制文件的源代碼的情況下，將一個(gè)平臺(tái)的二進(jìn)制程序翻譯到另外一個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行的方法。動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯就在翻譯的同時(shí)并且執(zhí)行代碼。而動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯器可以做很多優(yōu)化和探測(cè)，所以動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯為解決代碼遺留，代碼移植以及構(gòu)建分布式虛擬計(jì)算環(huán)境等問(wèn)題提供了一個(gè)良好的解決方法，因此在近年來(lái)得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注和研究。
　　本文主要研究在動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯中研究程序的后端代碼在內(nèi)存布局上跟

2、程序的特性（超級(jí)塊，跳轉(zhuǎn)等方面）之間的關(guān)系，以及對(duì)程序的性能的影響。有效地收集運(yùn)行時(shí)的profiling信息，利用這些信息對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化，以及檢測(cè)內(nèi)存布局是如何影響程序超級(jí)塊的質(zhì)量以及其他特性的，研究?jī)?nèi)容主要包括：利用profiling對(duì)熱路徑進(jìn)行識(shí)別與監(jiān)測(cè)，利用動(dòng)靜結(jié)合框架對(duì)內(nèi)存布局進(jìn)行重組，以及在動(dòng)態(tài)執(zhí)行中的代碼復(fù)制(Code Replication)對(duì)超級(jí)塊生成質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析上述方法對(duì)系統(tǒng)所帶來(lái)的特性變化。

3、>　　Profiling是指對(duì)程序運(yùn)行時(shí)信息的統(tǒng)計(jì)和收集。傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯器采用的profiling方法分為三種：基于基本塊、基于跳轉(zhuǎn)邊、基于路徑。不同的方法有不同的特性，基于基本塊的方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度最低，但是收集的信息是最少的，而基于路徑的方法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度最高，但是收集的信息卻是最多的。
　　熱路徑是指程序中頻繁執(zhí)行的代碼塊序列。熱路徑需要通過(guò)一定的預(yù)測(cè)算法來(lái)識(shí)別。動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯器通常采用基本塊或邊的執(zhí)行信息來(lái)預(yù)測(cè)熱路徑。本文

4、在CrossBit平臺(tái)上利用基于基本塊的執(zhí)行信息預(yù)測(cè)熱路徑的方法來(lái)預(yù)測(cè)熱路徑，并基于此算法得出的熱路徑進(jìn)行分析。
　　超級(jí)塊是指將熱路徑上的基本塊合并成具有單一入口和多個(gè)出口的指令序列。熱路徑的構(gòu)造實(shí)際操作來(lái)說(shuō)就是超級(jí)塊的構(gòu)造。超級(jí)塊可以減少因基本塊的結(jié)束而帶來(lái)的上下文切換，也可以給代碼優(yōu)化帶來(lái)更廣闊的優(yōu)化空間。程序在運(yùn)行過(guò)程中從超級(jí)塊內(nèi)部跳出的概率越小意味著超級(jí)塊的性能越好。所以超級(jí)塊的長(zhǎng)度越長(zhǎng)越好，而數(shù)量越少越好。代碼復(fù)制是超

5、級(jí)塊的構(gòu)造過(guò)程中利用復(fù)制共享基本塊以生成質(zhì)量更好的超級(jí)塊的方法。它可以很好的提高超級(jí)塊的質(zhì)量和數(shù)量等指標(biāo)。
　　動(dòng)靜結(jié)合的動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯器是指運(yùn)行完程序一次記錄下來(lái)程序的運(yùn)行信息，然后離線的對(duì)內(nèi)存布局進(jìn)行整理優(yōu)化，再重新加載到內(nèi)存中運(yùn)行優(yōu)化后的代碼。這樣可以充分利用profiling信息進(jìn)行離線的優(yōu)化，在重新加載階段獲取性能的大幅提升。本文中的動(dòng)靜結(jié)合框架是首先利用邊的profiling信息來(lái)檢測(cè)熱路徑，并執(zhí)行完程序然后按照熱度在