通用嵌入式虚拟验证系统中sparc v8仿真核的设计与实现

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1、硕士学位论文通用嵌入式虚拟验证系统中SPARCV8仿真核的设计与实现DESIGNANDIMPLEMENTIONOFSPARCV8CPUSIMULATORINVIRTUALIZEDVERIFICATIONSYSTEMFORGENERALEMBEDEDSOFTWARE项文成哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP311学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文通用嵌入式虚拟验证系统中SPARCV8仿真核的设计与实现硕士研究生：项文成导师：朴松昊教授申请学位：工程硕士学科：软件工程所在单位：软件学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classi

2、fiedIndex:TP311U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTIONOFSPARCV8CPUSIMULATORINVIRTUALIZEDVERIFICATIONSYSTEMFORGENERALEMBEDEDSOFTWARECandidate：WenchengXiangSupervisor：Prof.SonghaoPiaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：SoftwareEngineeringAffiliati

3、on：SchoolofSoftwareDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着嵌入式系统信息化发展程度的提高，系统中软件功能的愈发强大，以及软件结构的愈发复杂，人们开始关注并且急迫希望解决如何保证嵌入式系统中软件的可靠性，从而确保系统整体安全可靠的问题。针对嵌入式系统硬件环境定制性强，传统真实物理硬件测试环境存在测试成本高，测试难度大，不具备通用性，无法对嵌入式软件进行充分测试等问题，本实验室开发了可满足各种嵌入式软件测试需求的全数字仿真

4、平台“通用嵌入式软件虚拟验证系统”。本文的研究目的是在现有虚拟验证系统的基础上，针对目前国内航天领域应用广泛，具有重要研究意义的SPARC处理器，设计并实现一个高效、灵活的仿真器。首先通过研究分析SPARCV8指令集体系结构特点，分别对其寄存器组、指令执行以及陷进处理进行功能级仿真，给出了其C语言描述与仿真方案。通过解释执行技术实现了一款符合“通用嵌入式软件虚拟验证系统”接口要求，灵活可控，调试功能丰富的SPARCV8指令集仿真器。为了提高仿真器的执行效率，主要采用了译码缓存技术避免重复译码；同时充分利用现代多核计算机系统的优势，采用多线程设计，为多线程编程实现了高效的Peterson临界区保

5、护算法，并尝试将重要线程绑定到指定处理器核，防止核间调度导致性能下降；而且进一步探索了使用高性能通用图形处理器来获得性能提升，实现了CUDA版的指令预译码功能，取得了较好的加速效果；最后结合多种代码优化措施，大大提高了仿真效率。文中最后对SPARC指令集仿真核进行了功能及性能测试分析，结果证明该仿真核兼顾灵活性与高效性，具有较强的实用性。本文阐述了采用多种技术实现高效灵活的SPARC仿真核，显示了使用软件仿真环境来补充替代物理测试环境的可行性与优越性，并且进一步丰富了本实验室“通用嵌入式虚拟验证系统”所支持的处理器架构种类，为未来进行其他架构处理器仿真提供了技术参考。关键词：全数字仿真；指令集

6、仿真；SPARC；解释执行-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththedegreeofinformatizationgettinghigherinembeddedsystems,thefunctionsofsoftwareareincreasinglypowerfulandthereforethesoftwarearchitectureisdesignedmorecomplex.Inordertoensurethesafetyofwholesystem,peopleispromptedtopaymoreattentiononimprovingthereliabilityo

7、fembeddedsoftware.Thevirtualizedverificationsystemforgeneralembededsoftwaredevelopedbyourlaboratoryaimsatthehighlycustomizableembededsystem.Unlikethetraditionaltestinghardwareenvironment,thisall-digit