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PowerPC嵌入式系统模拟器实现与优化

作　者: 单朋
导　师: 韩峻峰
学　校: 广西工学院
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 嵌入式系统 PowerPC 指令集模拟器
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 58次
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内容摘要

随着嵌入式应用的高速发展,嵌入式系统模拟器技术也得到日新月益发展。在嵌入式系统模拟器中,指令集模拟器是嵌入式系统领域中应用最为广泛的开发工具,它可以辅助设计者验证新设计的处理器[10],设计和验证编译器,辅助调试系统和评估操作系统[11]等。尽管开发者在没有真实硬件的情况下,也可以模拟硬件的执行过程,从而降低了研发过程中的成本。POWER是1991年,Apple、IBM、Motorola组成的AIM联盟所开发出的微处理器架构。PowerPC处理器具有优异的性能、较低的能量损耗以及较低的散热量,在嵌入式领域中有着非常广泛的应用。但是基于PowerPC系统成本比基于X86的PC机成本要高,所以开发和研究PowerPC嵌入式系统模拟器是非常有必要的。本文实现了主要针对PowerPC e600处理器的指令集的模拟和优化。本文实现并优化PowerPC模拟器的主要工作有:第一,采用解释型模拟了PowerPC中e600指令集所包括的算数运算指令,逻辑运算指令,移位操作指令,字符串处理指令,输入输出指令,特权指令,转移指令等;第二,为了提高指令集模拟器的性能,本论文采用了基于伪指令的动态翻译技术对模拟器指令集进行了优化,实现了未细化的动态编译模式以及细化的动态编译模式;基于伪指令的动态翻译技术,即在编译阶段,指令被翻译成伪指令,伪指令是由两部分组成,一个是指向语义函数的指针,另一个是语义函数中所用到的参数[4]。这样,在译码阶段所消耗的时间被移到了编译阶段,大大提高了模拟速度。最后,利用循环算法、加密算法,排序算法等验证了指令集模拟器的功能和性能。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-13
  1.1 研究背景  8-10
  1.2 课题来源和意义  10-11
  1.3 研究内容和目标  11
  1.4 论文组织结构  11-13
第二章嵌入式系统模拟技术介绍  13-25
  2.1 嵌入式系统概述  13-15
    2.1.1 嵌入式系统的定义  13
    2.1.3 嵌入式系统的特征  13-14
    2.1.4 嵌入式系统微处理器  14-15
  2.2 软件模拟器  15-19
    2.2.1 软件模拟器概况  15-18
    2.2.2 软件模拟器的类别  18
    2.2.3 软件模拟器的重要性  18-19
  2.3 硬件描述语言  19-20
  2.4 系统建模技术  20-25
    2.4.1 SystemC 对系统建模的支持  20-22
    2.4.2 SystemC 的事务级建模  22-25
第三章嵌入式微处理器PowerPC  25-34
  3.1 PowerPC 微处理器概述  25-26
  3.2 PowerPC 微处理器的体系结构  26-34
    3.2.1 PowerPC e600 的寄存器  27-29
    3.2.2 PowerPC e600 的指令集  29-34
第四章 PowerPC 指令集模拟器的实现及优化  34-42
  4.1 模拟器SimSoC 的结构  34
  4.2 PowerPC 指令集模拟器的实现  34-39
    4.2.1 PowerPC e600 指令集的解释模拟  36-37
    4.2.2 PowerPC e600 指令集的动态翻译模拟  37-39
  4.3 PowerPC 指令集模拟器的优化  39-42
第五章程序验证及分析  42-48
  5.1 实验环境  42
  5.2 功能和性能验证  42-48
    5.2.1 实验目的  42
    5.2.2 实验设计  42-46
    5.2.3 实验结果与分析  46-48
第六章总结与展望  48-49
  6.1 总结  48
  6.2 展望  48-49
参考文献  49-53
发表论文和参加科研情况说明  53-54
致谢  54

PowerPC嵌入式系统模拟器实现与优化

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