[發(fā)明專(zhuān)利]在動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)中處理間接轉(zhuǎn)移指令的方法和裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611209017.3
• 申請(qǐng)日: 2016-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106873944A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程旭;賈寧;楊春
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京北大眾志微系統(tǒng)科技有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F9/30
• 分類(lèi)號(hào): G06F9/30;G06F9/32
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11262
• 代理人: 李紅爽,栗若木

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種在動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)中處理間接轉(zhuǎn)移指令的方法和裝置。

背景技術(shù)

動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯技術(shù)(dynamic translation)廣泛應(yīng)用于指令系統(tǒng)模擬，二進(jìn)制插樁，動(dòng)態(tài)優(yōu)化，程序行為分析等領(lǐng)域。在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景下，性能是翻譯系統(tǒng)需考慮的重要指標(biāo)。其中，控制轉(zhuǎn)移指令的處理方法是影響動(dòng)態(tài)翻譯系統(tǒng)性能的重要因素。控制轉(zhuǎn)移指令一般可分為條件轉(zhuǎn)移，直接跳轉(zhuǎn)與間接轉(zhuǎn)移。對(duì)于轉(zhuǎn)移目標(biāo)固定的條件轉(zhuǎn)移指令與直接跳轉(zhuǎn)指令，翻譯系統(tǒng)可使用代碼塊鏈接技術(shù)來(lái)降低開(kāi)銷(xiāo)。

而間接轉(zhuǎn)移指令(IB：Indirect Branch)的轉(zhuǎn)移目標(biāo)在運(yùn)行時(shí)才可以確定，且轉(zhuǎn)移目標(biāo)不固定，因此每次執(zhí)行時(shí)均需進(jìn)行一次源程序計(jì)數(shù)器地址(SPC：Source Program Counter address，簡(jiǎn)稱(chēng)源地址)到目標(biāo)程序計(jì)數(shù)器地址(TPC：Target Program Counter address，簡(jiǎn)稱(chēng)目標(biāo)地址)的地址轉(zhuǎn)換操作，導(dǎo)致了巨大的性能開(kāi)銷(xiāo)，使得間接轉(zhuǎn)移指令的處理過(guò)程成為系統(tǒng)性能開(kāi)銷(xiāo)的主要來(lái)源。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中動(dòng)態(tài)翻譯系統(tǒng)處理間接轉(zhuǎn)移指令的流程示意圖。在獲取到轉(zhuǎn)移目標(biāo)的源地址(SPC)時(shí)，翻譯系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入一個(gè)PC分發(fā)器(Dispatcher)，將源地址轉(zhuǎn)換為目標(biāo)地址(TPC)。翻譯系統(tǒng)一般會(huì)維護(hù)一個(gè)SPC-TPC的映射表，在源地址產(chǎn)生后，運(yùn)行一個(gè)Hash查表例程來(lái)進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，然后再跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的目標(biāo)地址。但進(jìn)行一次Hash查表需要10條以上指令，導(dǎo)致較大的開(kāi)銷(xiāo)。軟件預(yù)測(cè)法可以一定程度上避免Hash查表開(kāi)銷(xiāo)，即在轉(zhuǎn)移目標(biāo)的SPC產(chǎn)生后，進(jìn)行若干次的比較-跳轉(zhuǎn)的預(yù)測(cè)操作，若預(yù)測(cè)成功則直接跳轉(zhuǎn)。但軟件預(yù)測(cè)法的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率一般較低，制約了其對(duì)整體性能的提升。

此外，還出現(xiàn)了一些軟硬件協(xié)同的優(yōu)化方案，如在CPU流水線中新增一個(gè)跳轉(zhuǎn)地址查找表，或者新增一個(gè)按內(nèi)容訪問(wèn)的相聯(lián)存儲(chǔ)器(CAM：content-associated memory)，但這些方案均需改動(dòng)硬件或指令系統(tǒng)，通用性較差，無(wú)法在已有平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。

在動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)中，當(dāng)間接轉(zhuǎn)移指令的轉(zhuǎn)移目標(biāo)產(chǎn)生時(shí)，如何實(shí)時(shí)進(jìn)行一次源地址到目標(biāo)地址的轉(zhuǎn)換需要提供一種新的技術(shù)方案。。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種在動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)中處理間接轉(zhuǎn)移指令的方法和系統(tǒng)，要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提升動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)的性能。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種在動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)中處理間接轉(zhuǎn)移指令的方法，包括：

保存用于在動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)中處理間接轉(zhuǎn)移指令的重定向表；

當(dāng)接收到間接轉(zhuǎn)移指令時(shí)，根據(jù)間接轉(zhuǎn)移指令中的源地址在所保存的重定向表中查找該源地址對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)；所述重定向表以源地址為索引建立；

如果查找到的表項(xiàng)為空，則在該表項(xiàng)中填入將程序控制流重定向至所述源地址對(duì)應(yīng)的目標(biāo)地址處的重定向信息；

如果查找到的表項(xiàng)中包含重定向信息，則執(zhí)行所述重定向信息，將程序控制流重定向至相應(yīng)的目標(biāo)地址處。

可選地，所述重定向表復(fù)用源二進(jìn)制代碼空間存儲(chǔ)，或單獨(dú)存儲(chǔ)在一塊與源二進(jìn)制代碼空間具有一個(gè)固定偏移量的影子空間中；

所述在重定向表中查找該源地址對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)的步驟包括：

若重定向表存儲(chǔ)在源二進(jìn)制代碼空間中，則直接查找所述源地址所代表的存儲(chǔ)位置中的表項(xiàng)；

若重定向表存儲(chǔ)在影子空間中，則在所述影子空間中，查找所述源地址加上所述的固定偏移量的結(jié)果所代表的存儲(chǔ)位置中的表項(xiàng)。

可選地，如果所述動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)的源平臺(tái)是變長(zhǎng)指令系統(tǒng)平臺(tái)，則所述重定向表中的表項(xiàng)為鏈?zhǔn)奖眄?xiàng)，所述重定向信息為短跳轉(zhuǎn)指令；

如果所述動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)的源平臺(tái)是定長(zhǎng)指令系統(tǒng)平臺(tái)，則所述重定向信息包括源地址相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)地址。

可選地，所述的方法還包括：

當(dāng)所述動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)啟動(dòng)后，將源二進(jìn)制代碼空間或影子空間的頁(yè)面標(biāo)記為不可運(yùn)行；當(dāng)在頁(yè)面填入一個(gè)表項(xiàng)后，在該頁(yè)面其他位置填入軟件中斷指令；

所述如果查找到的表項(xiàng)為空，則在該表項(xiàng)中填入將程序控制流重定向至所述源地址對(duì)應(yīng)的目標(biāo)地址處的重定向信息的步驟包括：

當(dāng)頁(yè)面中不包含表項(xiàng)且空白表項(xiàng)被執(zhí)行時(shí)，觸發(fā)頁(yè)面權(quán)限異常，調(diào)用頁(yè)面異常處理函數(shù)在表項(xiàng)中填入將程序控制流重定向至所述源地址對(duì)應(yīng)的目標(biāo)地址處的重定向信息；