基于X86平臺的ARM指令集模擬器的設計

2．4．1 內核解碼模塊設計
指令模擬器內核中的解碼模塊包括取指令模型和指令轉換模型兩部分內容，取指令模型介紹了內核程序如何從加載的目標代碼中取出逐條指令，指令轉換模型介紹了取出的逐條指令是如何轉換成中間語(yǔ)言指令來(lái)實(shí)現的。
1)取指令模型
本文設計的模擬器中取指令模型結構如圖6所示，包括指令計數器、指令格式解析器、指令格式解析器、取指令邏輯控制器和指令地址更新邏輯。指令計數器是處理器都會(huì )有的一個(gè)寄存器。不同的處理器有不同的表現形式。

2)指令的轉換模型
指令譯碼就是根據ARM指令集編碼，將要執行的指令譯成操作碼、操作數、條件碼等指令仿真需要的信息。譯碼的重點(diǎn)在于獲取不同尋址方式下的操作數，通過(guò)分析指令字助記符和指令碼，可以很方便地得到不同尋址方式的操作數。由于本文設計的指令集虛擬模擬ARM的指令集，所以加入指令轉換模型，指令轉換是將一條目標機器指令轉換為一條或幾條中間可執行指令集的過(guò)程。轉換工作由指令轉換器完成。其工作模型如圖7所示，一條源指令經(jīng)過(guò)指令譯碼模塊翻譯，生成一系列的中間語(yǔ)言隊列，在本模擬器中，中間語(yǔ)言就是能在X86平臺上運行的匯編語(yǔ)言。

2．4．2 內核指令模擬與調度模塊
指令調度就是把指令字與完成相應操作的功能函數對應起來(lái)，使得仿真時(shí)取到該指令后能知道該調用哪個(gè)執行過(guò)程。本文是基于傳統的解釋型仿真策略，其主體是一個(gè)大的switch結構，并使用case語(yǔ)句。這種設計模型會(huì )影響模擬速度，由于case語(yǔ)句的種類(lèi)非常多，所以在今后的工作中，這里將會(huì )是一個(gè)重點(diǎn)的研究對象，可以采用hash結構、壓縮算法或者指令緩存來(lái)提高指令譯碼的執行效率，這也將會(huì )是模擬器的整體執行效率得到一個(gè)很大的提高。
指令模擬執行模塊把指令分類(lèi)處理并采用數據獲取和數據操作相分離的方法，使得執行函數更具有通用性，當新的指令系統添加時(shí)，只需要添加相應的尋址方式和原系統中沒(méi)有的指令執行過(guò)程，就能完成添加指令集的操作，提高了系統設計的可擴展性。

3 結束語(yǔ)
本文是針對嵌入式開(kāi)發(fā)現階段的主要存在的問(wèn)題，即傳統低下的開(kāi)發(fā)效率和當下對較短市場(chǎng)開(kāi)發(fā)周期的要求之間的矛盾，提出了ARM指令集模擬器的設計和實(shí)現方法。以及對指令集模擬技術(shù)的介紹和掌握。目前，與嵌入式系統相關(guān)的軟件開(kāi)發(fā)復雜度越來(lái)越高，因此指令集模擬器的發(fā)展前景十分樂(lè )觀(guān)。