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多目标指令集模拟器的设计与实现

作　者: 杨义彬
导　师: 蒋烈辉
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 指令集指令集模拟器多目标处理器架构插件分层设计
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

指令集模拟器广泛应用于软件代码分析与程序模拟执行,但传统的指令集模拟器大多仅针对某种特定处理器架构,不具备通用性。本文研究支持多种处理器架构的指令集模拟技术,设计并实现了一个多目标指令集模拟器,用以对多种嵌入式处理器的程序代码进行分析。论文分析了多目标指令集模拟相关技术,包括模拟器的分类、驱动方式及模拟策略;结合微处理器(MPU)、微控制器(MCU)以及数字信号处理器(DSP)的典型实例,归纳总结了典型嵌入式处理器的结构特征;采用分层设计思想及插件技术设计了一个支持多种处理器架构的多目标指令集模拟器,将模拟器按功能划分为用户界面、通信接口、功能层三个层次并规划了各层次之间的关系和接口;从资源配置、指令执行、中断机制等方面,详细阐述了功能层的设计与实现。论文最后还以8051和ARM7两款处理器插件为例对模拟器进行了功能及性能的测试。测试结果表明模拟器功能达到设计要求,性能比较稳定,提出的多目标模拟框架能够支持对多种处理器架构指令集的模拟。

全文目录

表目录  6-7
图目录  7-8
摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章绪论  10-16
  1.1 研究背景  10
  1.2 国内外发展现状  10-14
  1.3 研究内容  14-15
  1.4 论文结构安排  15-16
第二章多目标指令集模拟相关技术研究  16-34
  2.1 模拟器分类  16-17
  2.2 模拟器驱动方式  17-18
  2.3 模拟器模拟策略  18-22
    2.3.1 基于解释的模拟策略  19-20
    2.3.2 基于编译的模拟策略  20
    2.3.3 JIT-CCS 模拟策略  20-21
    2.3.4 IS-CS 模拟策略  21-22
  2.4 典型嵌入式处理器结构分析  22-33
    2.4.1 MCS-51 结构分析  23-25
    2.4.2 ARM 结构分析  25-28
    2.4.3 TMS320 结构分析  28-31
    2.4.4 典型嵌入式处理器结构总结  31-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章多目标指令集模拟器设计  34-44
  3.1 模拟器总体设计  34-36
    3.1.1 设计目标及策略  34-35
    3.1.2 分层的模拟器框架设计  35-36
  3.2 模拟流程设计  36-37
  3.3 用户界面设计  37-39
  3.4 通信接口设计  39-40
  3.5 模拟器功能模拟设计  40-43
    3.5.1 硬件资源模型设计  40-41
    3.5.2 指令功能模拟设计  41-42
    3.5.3 中断机制模拟设计  42-43
  3.6 本章小结  43-44
第四章多目标指令集模拟器实现  44-58
  4.1 硬件资源模型实现  44-47
    4.1.1 存储器模拟  45
    4.1.2 寄存器模拟  45-46
    4.1.3 引脚信号模拟  46-47
  4.2 指令功能模拟实现  47-53
    4.2.1 取指令  47
    4.2.2 分析指令  47-49
    4.2.3 指令模拟执行  49-53
  4.3 中断机制模拟实现  53-57
    4.3.1 中断查询  54
    4.3.2 中断响应  54-56
    4.3.3 中断返回  56-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章测试分析  58-65
  5.1 测试环境及策略  58
  5.2 功能测试  58-62
  5.3 性能测试  62-63
  5.4 相关模拟器比较  63-64
  5.5 测试结果分析  64-65
结束语  65-67
参考文献  67-70
作者简介攻读硕士学位期间完成的主要工作  70-71
致谢  71

多目标指令集模拟器的设计与实现

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