Методы повышения производительности двоично-транслирующих систем с аппаратной поддержкой

• Автор: Ермолович, Александр Владленович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Эффективность двоично-транслирующих систем
1.1 Двоичная трансляция и перспективные архитектуры вычислительных
систем
1.2 Оптимизирующие системы двоичной трансляции
1.3 Существующие системы двоичной трансляции
1.4 Проблемы повышения эффективности
1.5 Постановка задачи
1.6 Выводы
^j- 2 Система ’’Lintel”
2.1 Архитектура "Эльбрус”
2.2 Схема двоичной трансляции на "Эльбрусе”
2.3 Особенности двоично-транслирующей системы "Lintel”
2.4 Шаблонная и оптимизирующая трансляции
2.5 Результаты
2.6 Выводы
3 Адаптивность в двоично-транслирующей системе
3.1 Проблема адаптивности
3.2 Построение адаптивной двоично-транслирующей системы
3.3 Двухуровневая реализация
3.4 Результаты
3.5 Выводы

ф 4 База данных кода
4.1 Управление памятью в "Lintel”
4.2 Хранение двоично-транслированного кода в памяти
4.3 Хранение двоично-транслированного кода на внешнем носителе
4.4 Структура базы данных кода
4.5 Распознавание кода и загрузка
4.6 Результаты
4.7 Выводы
Заключение
Литература
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г

Введение
Актуальность работы
Проблема обеспечения двоичной совместимости [1], то есть возможности корректного исполнения кодов, предназначенных для исполнения вычислительными машинами одной архитектуры на вычислительных машинах другой архитектуры, во многом была и остается серьезной преградой на пути развития информационных технологий.
С одной стороны, создание новых микропроцессоров и вычислительных комплексов (ВК) на их базе неизбежно основывается на анализе недостатков предыдущих разработок, и естественным желанием разработчиков является устранение этих недостатков, что подчас требует коренного пересмотра предыдущих решений.
С другой стороны, при выходе на рынок неизбежно встает вопрос о полноте и готовности набора программного обеспечения для этих ВК, его соответствии потребностям и ожиданиям целевой аудитории потребителей. Неудовлетворительное решение этого вопроса фирмой-разработчиком способно моментально перевесить все достоинства нового микропроцессора.
Однако, наделяя новый микропроцессор свойством двоичной совместимости с одной из уже присутствующих на рынке архитектур, разработчики автоматически снимают эту проблему. Новый микропроцессор появляется на рынке вполне законным преемником уже известной архитектуры, наследуя все множество прикладного (а подчас и системного) программного обеспечения, уже написанного и отлаженного к моменту его представления широкой публике. Таким образом, новый микропроцессор может быть немедленно востребован потребителем и прочно занять свое место на рынке.
К сожалению, необходимость выдержать совместимость с ранее созданными поколениями ВК на аппаратном уровне означает по сути невозможность избавиться
оказывается в 4.1 раза медленнее на целочисленном коде, и в 10.1 раз медленнее -на вычислениях с плавающей запятой.
• Система WABI, разрабатывавшаяся компанией Sun Microsystems, ставила своей целью обеспечить пользователей рабочих станций под управлением ОС семейства UNIX возможностью работы с популярными офисными приложениями, широко применяемыми в среде ОС семейства Windows на платформе Х86. Таким образом, проект изначально позиционировался как система обеспечения двоичной совместимости на уровне приложений; на основании анализа характера работы многих популярных приложений среды Windows разработчиками делался обнадеживающий вывод о том, что значительную долю времени своего исполнения задачи проводят внутри стандартных библиотек API Windows, а следовательно итоговую производительность работы системы двоичной совместимости можно существенно поднять за счет разделения стандартных библиотек API Windows и непосредственно исполняемого приложения исходной платформы (и его собственных библиотек). При этом, стандартные библиотеки могут быть перетранслированы из исходных текстов оптимизирующим компилятором целевой платформы (после соответствующих модификаций для приведения к интерфейсам системных вызовов UNIX и графического протокола X Window System - в отличие от FX132, где используются неизменные стандартные библиотеки от Windows NT/Alpha, в этом случае переработка стандартных библиотек API Windows была неизбежной) что выполняется единовременно перед поставкой системы потребителям и не ощущается последними, которым приходится сталкиваться лишь с затратами на эмуляцию поведения исходной платформы для самих исполняемых приложений.
Ранние версии системы были основаны на интерпретационном подходе, однако неудовлетворительная производительность последнего (несмотря на множество интересных и оригинальных идей в дизайне интерпретатора) заставила разработчиков провести поиск более эффективного решения, в итоге закончившийся переводом системы на динамическую двоичную трансляцию в 1994 году. Переход на двоичную трансляцию естественным образом привел к ограничению первоначальных рамок проекта, задумывавшегося как легко перенастраиваемое на новую целевую плат-