基于X86平臺的ARM指令集模擬器的設計

2．3 ARM指令集模擬器的主要功能模塊設計
2．3．1 指令譯碼模塊
指令譯碼模塊的功能就是根據ARM指令集編碼，將要執行的二進(jìn)制指令譯碼成操作碼、操作數、條件碼等指令模擬需要的信息。指令集模擬器的每一模擬步模擬一條指令的取指令、譯碼、執行等各個(gè)階段，因此指令集模擬器中的指令譯碼與實(shí)際ARM處理器的譯碼并不是完全對應，同時(shí)也不會(huì )影響模擬的正確性。
在指令譯碼模塊中，本文采用分類(lèi)的思想，將指令集按照一定的規律進(jìn)行分類(lèi)解析，逐步解析，找到最終指令所對應的解析函數。這樣做的目的是為了減少判斷指令時(shí)的條件判斷次數，采用分治的思想提高指令譯碼的效率。不過(guò)要想對指令譯碼效率有顯著(zhù)性的提高，還是要采用改進(jìn)型的工作流程，主要原因是在指令譯碼的過(guò)程中，會(huì )出現大量的重復譯碼，所以改進(jìn)型的工作流程中提出的指令緩存技術(shù)會(huì )很好的提高譯碼效率，減少重復的譯碼工作。
2．3．2 指令模擬與調度模塊
指令模擬與調度功能模塊是指令集模擬器的核心部分，也是實(shí)現代碼量最大的部分，主要包括與虛擬指令集定義對應的一系列指令模擬函數、指令執行控制函數、指令翻譯調度函數、中斷處理函數以及一些公用函數。指令執行控制函數負責控制整個(gè)模擬過(guò)程，反匯編結果文件加載完畢后，程序就進(jìn)入核心部分的模擬循環(huán)；指令翻譯調度函數負責將目標指令轉化為虛擬指令形式，然后指令模擬函數按照相應指令的功能定義完成指令的模擬，模擬結果是修改存儲器、寄存器值：公用函數主要包括尋址方式判別、指令操作數分析、指令條件碼判別、移位操作、ALU操作以及寄存器訪(fǎng)問(wèn)等。指令模擬與調度的循環(huán)過(guò)程如下：
1)取指令
該模擬器的輸入是二進(jìn)制可執行文件，因此取指令時(shí)，根據PC值取得的當前的指令，進(jìn)行譯碼。
2)翻譯
調用指令翻譯函數獲得虛擬指令。
3)調度
根據指令類(lèi)型，調用相應的指令模擬函數。
4)執行
指令模擬函數對指令進(jìn)行模擬。
5)中斷檢測與調度
為了對中斷系統進(jìn)行模擬，本文定義了對應于FIQ、IRQ的標志變量，可以改變他們來(lái)模擬外部中斷輸入，每條指令模擬結束后，必須檢測上述兩個(gè)標志，如果檢測到中斷發(fā)生，則調用相應的異常進(jìn)入函數，PC被設定為中斷服務(wù)程序入口地址。
6)更新PC值
如果本次循環(huán)沒(méi)有發(fā)生指令跳轉、加載PC及中斷，PC順序移向下一條指令。