【摘要】： GBA(Gameboy Advance)是Nintendo公司于2001年發(fā)布的便攜式娛樂設(shè)備。通過軟件其它平臺(tái)(如PC)模擬GBA的運(yùn)行環(huán)境并加載運(yùn)行GBA的應(yīng)用稱為GBA模擬器。由于硬件平臺(tái)的不同,一個(gè)高效的模擬器可以采用即時(shí)編譯器(Just-In-Time Compiler)技術(shù),即時(shí)的把源機(jī)器指令編譯成目標(biāo)機(jī)器指令運(yùn)行。本文的目標(biāo)就是提出一套方案,在x86平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化一個(gè)基于即時(shí)編譯器的GBA模擬器,并進(jìn)一步展望其在PSP平臺(tái)上的移植。 由于模擬器和二進(jìn)制轉(zhuǎn)換器的相似性,本文首先對(duì)比和分析了現(xiàn)存的各種二進(jìn)制轉(zhuǎn)換器的方案,回顧了模擬器的發(fā)展過程以及技術(shù)特點(diǎn)。隨后根據(jù)GBA平臺(tái)的特性和復(fù)雜度,選擇了成熟的基于解釋執(zhí)行的模擬器VBA(Visual Boy Advance)為研究的出發(fā)點(diǎn)。 本文的核心部分描述了VBA編譯內(nèi)核的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化的過程。首先剖析了原有的基于解釋執(zhí)行模擬器的結(jié)構(gòu)和工作原理。然后提出了要如何基于現(xiàn)有的框架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)編譯內(nèi)核。 隨后分為如下幾部分細(xì)描述了編譯內(nèi)核的實(shí)現(xiàn)機(jī)制與運(yùn)行過程: 基本塊的劃分 描述了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的基本塊劃分算法,并提出效率上更加優(yōu)化的“N級(jí)預(yù)先搜索”算法。 基本塊的組織 根據(jù)GBA不同區(qū)域內(nèi)存的大小與訪問方式,分析對(duì)運(yùn)行效率有較大影響操作,提出根據(jù)訪問區(qū)域和操作優(yōu)化過的基本塊組織算法。 代碼生成 描述了ARM/THUMB機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的中間代碼,以及生成x86機(jī)器指令的過程。 編譯期優(yōu)化 提出六種編譯期優(yōu)化的手段:只讀常量內(nèi)嵌,常量傳播,復(fù)制傳播,消除無用標(biāo)志位更新,條件語句合并和指令重排。 基于運(yùn)行時(shí)信息的優(yōu)化 程序通過虛擬機(jī)運(yùn)行的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,在受控運(yùn)行狀態(tài)下,可以采集到運(yùn)行信息,這些信息是直接在硬件上運(yùn)行采集不到的。虛擬機(jī)可以通過運(yùn)行時(shí)信息做
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：TP337;TP314
【圖文】：

Crusoe與DAISY的構(gòu)架

Aries與Dynamo的構(gòu)架

圖 2-2 解釋內(nèi)核從圖 2-1 中可以看出解釋內(nèi)核需要更新系統(tǒng)時(shí)鐘，這與真實(shí)微處理器中系動(dòng)處理器運(yùn)行的架構(gòu)恰好相反。解釋內(nèi)核判斷當(dāng)前指令需要的時(shí)鐘cle）數(shù)，并更新系統(tǒng)時(shí)鐘。需要說明的是，因?yàn)?ARM7 構(gòu)架中流水線和預(yù)測的存在，真實(shí)的流水線阻塞的情況并沒有計(jì)算在內(nèi)，這樣更新時(shí)鐘的。一個(gè)需要精確模擬時(shí)鐘的解釋器可以設(shè)計(jì)一個(gè)時(shí)鐘推動(dòng)的解釋內(nèi)核，依鐘信號(hào)來推動(dòng)，這時(shí)一個(gè)精確時(shí)鐘信號(hào)就可以保證解釋器如預(yù)期的節(jié)奏然這并不解決分支預(yù)測和流水線阻塞的問題）。1.2 內(nèi)存地址和 IO 映射上圖中的模擬地址空間仿真 GBA 的內(nèi)存，所有對(duì)內(nèi)存讀寫操作都通過地映射到模擬地址空間上。GBA 采用 IO 和內(nèi)存統(tǒng)一編址，外部設(shè)備的寄存到內(nèi)存地址上。模擬地址空間也要模擬對(duì) IO 寄存器的讀寫。1.3 中斷與系統(tǒng)調(diào)用

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1 黃

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