【摘要】： 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu),管理復(fù)雜性的關(guān)鍵是通過一些定義好的接口把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分成不同的抽象層次,使得底層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)可以被忽略,簡(jiǎn)化高層組件的設(shè)計(jì)。然而定義好的接口也有限制,按照某個(gè)接口規(guī)范設(shè)計(jì)的子系統(tǒng)不能與按其它接口規(guī)范設(shè)計(jì)的子系統(tǒng)工作。由于存在不同指令集的處理器和不同的操作系統(tǒng),以二進(jìn)制程序發(fā)布的應(yīng)用程序被綁定在一個(gè)特定的指令集和操作系統(tǒng)上。 虛擬化提供了一種放寬限制、增加靈活性的方式。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)被虛擬化,它的接口和通過接口可見的資源被映射到真實(shí)系統(tǒng)的接口和資源上,這個(gè)真實(shí)系統(tǒng)被轉(zhuǎn)變成一個(gè)不同的虛擬系統(tǒng)或多個(gè)虛擬系統(tǒng)。虛擬機(jī)能繞開真實(shí)機(jī)器兼容限制和硬件資源限制來提供更高級(jí)別的軟件移植性和靈活性。 進(jìn)程虛擬機(jī)仿真用戶級(jí)指令和操作系統(tǒng)調(diào)用,實(shí)現(xiàn)了在主機(jī)平臺(tái)上執(zhí)行采用不同平臺(tái)的指令集體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)接口的二進(jìn)制程序。通過進(jìn)程虛擬機(jī)的理論研究,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)進(jìn)程虛擬機(jī)系統(tǒng)模型,系統(tǒng)由一個(gè)匯編器和一個(gè)虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)構(gòu)成。匯編器將匯編源代碼翻譯成虛擬平臺(tái)的字節(jié)碼文件,翻譯過程可以細(xì)分為參數(shù)處理、初始化、源代碼加載、預(yù)處理、匯編語句到字節(jié)碼指令的翻譯、標(biāo)簽處理、生成字節(jié)碼文件。虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)解釋執(zhí)行字節(jié)碼文件,組合主機(jī)平臺(tái)的指令來實(shí)現(xiàn)與虛擬平臺(tái)的字節(jié)碼指令等價(jià)的功能,整個(gè)過程可以細(xì)分為命令行參數(shù)處理、構(gòu)建運(yùn)行環(huán)境、字節(jié)碼驗(yàn)證、指令執(zhí)行。 經(jīng)過運(yùn)行測(cè)試與結(jié)果分析,整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了虛擬平臺(tái)到主機(jī)平臺(tái)不同指令集體系結(jié)構(gòu)和不同操作系統(tǒng)接口的轉(zhuǎn)化,對(duì)進(jìn)程虛擬機(jī)的理論和相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證。
【圖文】：

圖 1.1 計(jì)算機(jī)接口指令集體系結(jié)構(gòu)(Instruction SetArchitecture，ISA)，如圖 1.1 右，是軟件與硬件，定義和控制硬件和軟件之間的接口，包括用戶指令集和系統(tǒng)指令集。用戶是指令集體系結(jié)構(gòu)中應(yīng)用程序可見的部分。系統(tǒng)指令集是指令集體系結(jié)構(gòu)中作系統(tǒng)這樣的超級(jí)用戶軟件才能看到的部分，，負(fù)責(zé)管理硬件資源。從系統(tǒng)的，機(jī)器由底層硬件實(shí)現(xiàn)，ISA 提供了系統(tǒng)與機(jī)器之間的接口[13]。應(yīng)用二進(jìn)制接口(Application Binary Interface，ABI)，如圖 1.1 左，提供程序訪資源和使用系統(tǒng)服務(wù)的能力。包括兩個(gè)組件：一個(gè)是所有用戶指令的集合，系統(tǒng)指令；另一個(gè)是操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用接口。從進(jìn)程的角度看，機(jī)器由操和底層的用戶級(jí)硬件組成，ABI 提供了進(jìn)程與機(jī)器之間的接口[14]。

虛擬化是一個(gè)同態(tài)結(jié)構(gòu)，映射虛擬客戶系統(tǒng)到一個(gè)真實(shí)的主機(jī)。如圖1.2，這個(gè)同態(tài)結(jié)構(gòu)映射客戶機(jī)狀態(tài)到主機(jī)狀態(tài)（函數(shù) V），對(duì)于修改客戶機(jī)狀態(tài)的一系列操作（函數(shù) e 修改狀態(tài) Si到狀態(tài) Sj），在主機(jī)上有相應(yīng)的一系列操作 e’（修改 S’i到 S’j）。雖然這個(gè)同態(tài)也能被用來描述抽象，我們區(qū)分兩者：虛擬化不同于抽象在于
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TP302

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本文編號(hào)：2704587