本發(fā)明涉及cpu流水線模擬，尤其涉及一種基于延遲槽補償?shù)膁sp流水線模擬方法。
背景技術(shù)：
用軟件來模擬硬件，可以帶來許多好處。比如硬件的生產(chǎn)需要成本，而且硬件易損壞，而軟件在被正確開發(fā)之后，就幾乎不再需要成本。用來模擬計算機的軟件，模擬器，其出現(xiàn)給軟件的開發(fā)、調(diào)試帶來了巨大的效率提升，比如有了安卓模擬器，當(dāng)程序員在開發(fā)安卓軟件的時候，只需在pc上進行程序開發(fā)，然后由模擬器來直接運行，而不需要把開發(fā)的程序下載到真實的安卓機上。
對于計算機來說，核心是處理器(cpu)，而cpu的核心可以說是流水線，流水線驅(qū)動著cpu的工作。所以模擬器最重要也最困難的任務(wù)就是cpu流水線的模擬。
對于dsp流水線的模擬，傳統(tǒng)上是按行為來模擬流水線，比如dsp流水線有pg、ps、pw、pr、dp、dc、e1、e2……e10等共16個階段，即一個時鐘內(nèi)流水線做了16種不同的工作，對于硬件來說，這16種工作是并行的，流水線越深，在一定程度上程序就跑得越快，而對軟件模擬來說，是串行執(zhí)行的，流水線越深，需要模擬的行為就越多，效率就越低。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)的dsp流水線模擬方法的不足，提供一種基于延遲槽補償?shù)膁sp流水線模擬方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種基于延遲槽補償?shù)膁sp流水線模擬方法，具體包括如下步驟：
(1)解析目標文件，得到代碼段和程序入口點，把代碼段加載到模擬內(nèi)存中。
(2)對代碼段的指令進行譯碼，保存譯碼后的信息，得到pc到譯碼后的信息的映射關(guān)系。
(3)初始化延遲槽，初始化pc為程序入口點，清空延遲槽內(nèi)的所有結(jié)點。
(4)令cpu向前迭代一個時鐘，根據(jù)當(dāng)前的pc值，通過步驟(2)得到的映射關(guān)系，得到當(dāng)前指令對應(yīng)的譯碼后的信息，解釋執(zhí)行當(dāng)前指令，如果該指令在非e1階段寫回，則在延遲槽中新增一個結(jié)點，該結(jié)點保存了需要寫回的目的寄存器、寫回的結(jié)果值以及寫回的時間(cpu時鐘數(shù))；如果該指令在e1階段寫回，則直接將結(jié)果寫回寄存器；
(5)檢查延遲槽內(nèi)所有結(jié)點寫回的時間是否與當(dāng)前時間一致，若結(jié)點寫回的時間與當(dāng)前時間保持一致，則將結(jié)點記錄的信息進行寫回，然后移除該結(jié)點。
(6)循環(huán)步驟(4)-步驟(5)，直到最后一條指令執(zhí)行完畢，完成了流水線的模擬。
進一步的，在所述步驟(3)中初始化延遲槽，即初始化一個含空結(jié)點的鏈表或哈希表，將其作為指令結(jié)果寫回的暫存結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的有益效果是，在保證正確性的基礎(chǔ)上，大大加快了流水線模擬方法的效率，加快了目標程序執(zhí)行的速度：
(1)剪裁了模擬中的流水線，提高了負載程序的執(zhí)行速度。
(2)通過延遲槽補償機制，在流水線剪裁的情況下，保證流水線的正確流動。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
如圖1所示，一種基于延遲槽補償?shù)膁sp流水線模擬方法，具體包括如下步驟：
(1)加載目標文件，根據(jù)目標文件的格式進行解析，得到程序入口點、代碼段等信息。代碼段是指令的目標碼集合，將代碼段加載到模擬內(nèi)存中。對每條指令目標碼進行譯碼，將譯碼后的結(jié)構(gòu)保存起來，得到一個指令到指令譯碼后的一個映射。
(2)對代碼段的指令進行譯碼，保存譯碼后的信息，得到pc到譯碼后的信息的映射關(guān)系。
(3)初始化延遲槽，即初始化一個含空結(jié)點的鏈表或哈希表，將其作為指令結(jié)果寫回的暫存結(jié)構(gòu)，初始化pc為程序入口點，清空延遲槽內(nèi)的所有結(jié)點。
(4)令cpu向前迭代一個時鐘，根據(jù)當(dāng)前的pc值，通過步驟(2)得到的映射關(guān)系，索引得到當(dāng)前指令對應(yīng)的譯碼后的信息，解釋執(zhí)行當(dāng)前指令，如果該指令在非e1階段寫回，如branch等指令，則在延遲槽中新增一個結(jié)點，該結(jié)點保存了需要寫回的目的寄存器、寫回的結(jié)果值以及寫回的時間(cpu時鐘數(shù))；如果該指令在e1階段寫回，如abs、mv等指令，則直接將結(jié)果寫回寄存器；
(5)檢查延遲槽內(nèi)所有結(jié)點寫回的時間是否與當(dāng)前時間一致，若結(jié)點寫回的時間與當(dāng)前時間保持一致，則將結(jié)點記錄的信息進行寫回，然后移除該結(jié)點。延遲槽可用隊列或者哈希表來實現(xiàn)。隊列是一個一維的線性結(jié)構(gòu)，是一個鏈表，只能在表尾插入，任何位置可刪除。延遲隊列是延遲事件的容器，一個延遲事件包含了要延遲寫回的寄存器名，以及要寫回的值，以及當(dāng)前延遲事件在延遲隊列中的存活期。延遲隊列每個時鐘更新一次，每次更新遍歷隊列中的所有結(jié)點一次，并把每個結(jié)點的存活期減一，當(dāng)存活期為零時，把該結(jié)點從延遲隊列中移除，并把結(jié)果寫回到寄存器。在指令執(zhí)行時，根據(jù)當(dāng)前指令的延遲槽個數(shù)來確定延遲事件的存活期。哈希表是一個二維數(shù)組，它也是每個時鐘更新一次，但與延遲列隊不同。延遲哈希表相當(dāng)于是延遲隊列的一維數(shù)組，是延遲隊列的容器。但延遲哈希表里的延遲列隊所包含的延遲事件的存活期是相同的，也就是在增加延遲事件時，延遲哈希表根據(jù)當(dāng)前延遲事件的存活期將其加入到具體的某個隊列中。比如當(dāng)前隊列為0，延遲為2，則加入到(0+2)％n的隊列中，其中n是延遲哈希表的長度，即二維數(shù)組的第一維長度。然后不斷的對當(dāng)前隊列+1并對n取余即可。當(dāng)前隊列就表示當(dāng)前存活期為0的延遲隊列了。延遲哈希表在性能上要優(yōu)先延遲隊列。
(6)循環(huán)步驟(4)‐步驟(5)，直到最后一條指令執(zhí)行完畢，完成了流水線的模擬。