本文關(guān)鍵詞：面向QEMU虛擬機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和調(diào)試器的設(shè)計

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【摘要】：電子系統(tǒng)級(ESL,Electronic System Level)平臺以抽象方式描述SoC系統(tǒng)，給軟硬件工程師提供一個虛擬的硬件原型仿真平臺，用于進(jìn)行硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的探索和軟件程序的開發(fā)。隨著SoC系統(tǒng)集成度的提高以及各類系統(tǒng)/應(yīng)用軟件的復(fù)雜度的提升，利用ESL平臺在SoC系統(tǒng)設(shè)計早期開展軟硬件協(xié)同設(shè)計將直接影響系統(tǒng)設(shè)計的成敗。QEMU虛擬機(jī)是一個典型的ESL平臺，可以模擬當(dāng)前主流處理器，并支持對處理器指令的擴(kuò)展。它采用先進(jìn)的動態(tài)二進(jìn)制翻譯技術(shù)，能使的平臺的仿真速度接近真實的機(jī)器運(yùn)行速度。但是，目前QEMU虛擬機(jī)的設(shè)計還存在幾個問題，如缺乏較好的、可擴(kuò)展的軟件調(diào)試手段，，對處理器的仿真精度不夠，而且在仿真速度上還有很大的提升空間。 首先，針對QEMU虛擬機(jī)缺乏較好的、可擴(kuò)展的軟件調(diào)試手段的問題，本文實現(xiàn)了遠(yuǎn)程交叉調(diào)試所需的調(diào)試通信協(xié)議，設(shè)計并實現(xiàn)了具有基本調(diào)試功能的遠(yuǎn)程交叉調(diào)試器來調(diào)試運(yùn)行在虛擬機(jī)中的程序，驗證了調(diào)試通信協(xié)議的有效性、虛擬機(jī)端調(diào)試機(jī)制的正確性。虛擬機(jī)端調(diào)試模塊與調(diào)試器間采用RSP (RemoteSerial Protocol)調(diào)試通信協(xié)議進(jìn)行通信�；谔摂M機(jī)的調(diào)試子系統(tǒng)的設(shè)計完成，不是作為現(xiàn)有調(diào)試手段及技術(shù)的替代，而是作為一種補(bǔ)充。它們共同配合來確保嵌入式軟件產(chǎn)品的質(zhì)量和開發(fā)的效率。 其次，針對QEMU虛擬機(jī)提高仿真速度、提升仿真精度的問題，本文還為仿真品平臺QEMU提供了一種優(yōu)化的方法，以消除冗余指令來減少操作的個數(shù)來加速翻譯后代碼的運(yùn)行。并且添加Cache模塊，以使得仿真平臺能更好的模擬硬件，從而得到更加精確的仿真信息，使得仿真平臺結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】：ESL平臺 QEMU 調(diào)試器 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP302
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-11
• 1.1 課題的研究背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀9
• 1.3 本文研究工作9-10
• 1.4 本文章節(jié)內(nèi)容安排10-11
• 第二章 相關(guān)工作11-19
• 2.1 動態(tài)二進(jìn)制翻譯技術(shù)11-12
• 2.2 嵌入式開發(fā)相關(guān)概念12-13
• 2.2.1 宿主機(jī)12-13
• 2.2.2 目標(biāo)機(jī)13
• 2.2.3 交叉開發(fā)環(huán)境13
• 2.3 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程13-15
• 2.4 硬件調(diào)試技術(shù)概述15-17
• 2.4.1 Crash and Burn15-16
• 2.4.2 在線仿真器16-17
• 2.5 軟件調(diào)試技術(shù)概述17-19
• 2.5.1 GDB-Stub 介紹18
• 2.5.2 GDBServer 方案介紹18-19
• 第三章 面向 QEMU 的調(diào)試器的設(shè)計19-32
• 3.0 QEMU 調(diào)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)19-20
• 3.1 RSP 通信協(xié)議20-21
• 3.1.1 協(xié)議包格式和命令類型20-21
• 3.1.2 效驗算法21
• 3.2 基于 QEMU 的 GDBServer 的設(shè)計與實現(xiàn)21-30
• 3.2.1 虛擬機(jī)端機(jī)器狀態(tài)的切換22-23
• 3.2.2 gdb_srv_start_and_wait()函數(shù)的實現(xiàn)23
• 3.2.3 插入斷點(diǎn)函數(shù)和移除斷點(diǎn)23-24
• 3.2.4 讀寄存器操作與寫寄存器操作24-25
• 3.2.5 讀取 GDB 數(shù)據(jù)包操作25-27
• 3.2.6 調(diào)試過程中對命令的解析和執(zhí)行27-30
• 3.2.7 gdb_loop()函數(shù)的實現(xiàn)30
• 3.2.8 斷點(diǎn)的捕獲30
• 3.4 實驗結(jié)果30-32
• 第四章 面向 QEMU 虛擬機(jī)的優(yōu)化32-44
• 4.1 QEMU 的優(yōu)化32-36
• 4.1.1 優(yōu)化的概述32-33
• 4.1.2 優(yōu)化的方法33-36
• 4.2 Cache 模塊的添加36-38
• 4.3 指令 Cache 的設(shè)計38-39
• 4.3.1 指令 Cache 的寫操作38-39
• 4.3.2 指令 Cache 的讀操作39
• 4.4 指令 Cache 的設(shè)計39-42
• 4.4.1 數(shù)據(jù) Cache 的寫操作40-41
• 4.4.2 數(shù)據(jù) Cache 的讀操作41-42
• 4.5 Cache 仿真平臺的構(gòu)建42-43
• 4.6 實驗結(jié)果43-44
• 第五章 總結(jié)與展望44-46
• 5.1 總結(jié)44
• 5.2 展望44-46
• 參考文獻(xiàn)46-48
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明48-49
• 致謝49

【共引文獻(xiàn)】

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8 李文軍;飛機(jī)航電綜合顯控計算機(jī)視頻顯示技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D];西北工業(yè)大學(xué);2002年

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本文編號：931283