專利名稱：一種計(jì)算系統(tǒng)模擬器加速的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算系統(tǒng)模擬器加速的方法，特別涉及一種采用軟硬件結(jié)合方式的計(jì)算系統(tǒng)模擬器加速的方法。
背景技術(shù)：
模擬器的研究開發(fā)工作已經(jīng)開展了很長(zhǎng)時(shí)間，到目前為止，已經(jīng)積累了大量的模擬技術(shù)。近年來，隨著硬件系統(tǒng)的快速發(fā)展，模擬器的模擬負(fù)載越來越重。因此，國內(nèi)外對(duì)于模擬器的研究主要關(guān)注于模擬速度的問題，主要的研究往兩個(gè)方面發(fā)展，一是模擬器的進(jìn)一步并行化，以充分利用現(xiàn)有的并行系統(tǒng)資源，另一個(gè)是FPGA加速或全系統(tǒng)FPGA模擬。從目前的研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)來看，國內(nèi)外對(duì)模擬器相關(guān)技術(shù)的研究和開發(fā)都還比較局限于某 一方面，尤其是很少兼顧到模擬器設(shè)計(jì)的可擴(kuò)展性、可調(diào)試性等指標(biāo)，且短期內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)依然存在這樣的問題。因此，本項(xiàng)目將對(duì)模擬器關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行全面深入的研究，期望在可擴(kuò)展性、模擬速度以及可調(diào)試性等關(guān)鍵方面均得到改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是設(shè)計(jì)一套方法，提高計(jì)算系統(tǒng)模擬器的運(yùn)行速度。本發(fā)明所述的一種采用軟硬件結(jié)合方式的計(jì)算系統(tǒng)模擬器加速的方法，該方法至少包括如下的步驟步驟I :拆分模擬器的組成模塊，每個(gè)模塊具有獨(dú)立的模擬功能；步驟2 :選出耗時(shí)而且易于硬件編程實(shí)現(xiàn)的模塊，進(jìn)行硬件描述語言實(shí)現(xiàn)；步驟3 :將用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)的模塊編譯加載到FPGA平臺(tái)中；步驟4 :連接用FPGA實(shí)現(xiàn)的模塊和未用FPGA實(shí)現(xiàn)的模塊，共同模擬計(jì)算系統(tǒng)；本發(fā)明涉及的一種軟硬件結(jié)合方式的計(jì)算系統(tǒng)模擬器加速的方法，使得模擬器運(yùn)行速度得到提高。
具體實(shí)施例方式模擬器在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中有非常重要的作用設(shè)計(jì)初期，模擬器可以用來對(duì)各種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行粗粒度模擬，通過比較模擬結(jié)果來選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案；產(chǎn)品開發(fā)期間，模擬器用來對(duì)各種微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估，對(duì)一些選擇進(jìn)行折衷；產(chǎn)品開發(fā)后期，模擬器主要用來進(jìn)行目標(biāo)系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件開發(fā)，使得軟硬件開發(fā)可以同時(shí)進(jìn)行，加快系統(tǒng)開發(fā)速度；系統(tǒng)完成之后，模擬器可以取得豐富的蹤跡信息，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行瓶頸分析和性能優(yōu)化。由于模擬器具有上述重要作用，學(xué)術(shù)和工業(yè)界都開發(fā)了大量的模擬器。模擬器有幾個(gè)重要的衡量指標(biāo)速度、精度、可擴(kuò)展性和可調(diào)試性等。速度指模擬器執(zhí)行模擬任務(wù)的快慢，通常用模擬器上執(zhí)行應(yīng)用和在宿主機(jī)上執(zhí)行相同應(yīng)用的時(shí)間比來表示，這個(gè)時(shí)間比通常稱為減速比；精度指模擬器模擬出的目標(biāo)系統(tǒng)和實(shí)際系統(tǒng)的接近程度，通常用精確的時(shí)序模擬來提高模擬的精度，CPU模擬器常用模擬得到的每條指令所用周期數(shù)和實(shí)際值偏離的百分比來表示精度；可擴(kuò)展性指模擬器通過配置來模擬不同結(jié)構(gòu)的方便程度及是否可以方便地支持用戶添加或刪減模塊，以及加入第三方工具的集成等；可調(diào)試性是指基于模擬器進(jìn)系統(tǒng)軟件以及應(yīng)用軟件開發(fā)時(shí)的調(diào)試難易程度。一個(gè)理想的模擬器要求執(zhí)行速度快、模擬精度高、易于擴(kuò)展以及方便調(diào)試，但實(shí)際上，速度、精度、可擴(kuò)展性以及可調(diào)試性這幾者之間往往存在一些相互制約的關(guān)系，尤其是速度與精度，很難同時(shí)兼得。一般來說，抽象程度越高、模擬的速度就越快，但模擬的精度也越差；增加模擬精度則增大了模擬負(fù)載，帶來模擬速度的下降，并且由于模擬的粒度變細(xì)，擴(kuò)展性和調(diào)試性也會(huì)受到影響。因此，根據(jù)不同的需要，模擬器在這幾個(gè)因素中往往有所側(cè)重。通常來講，在實(shí)際的硬件系統(tǒng)和配套軟件產(chǎn)品開發(fā)過程中，對(duì)模擬精度的要求較低，但是對(duì)速度、可擴(kuò)展性以及調(diào)試性要求很高，此外，模擬器中的全系統(tǒng)模擬器可以支持開發(fā)運(yùn)行操作系統(tǒng)、獲取應(yīng)用程序豐富的蹤跡等功能，因此全系統(tǒng)模擬器在實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)中有著更為廣泛的應(yīng)用。在需要對(duì)硬件微結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估的情況下，模擬器往往需要對(duì)時(shí)序進(jìn)行精確的模擬，然而，時(shí)序模擬相比功能模擬來講，模擬速度會(huì)明顯更慢，因此，在混合功能模擬和時(shí)序模擬的軟件模擬器中，時(shí)序模擬往往成為性能的瓶頸，本專利利用 硬件資源來進(jìn)行加速。由于FPGA具有運(yùn)行速度較快的特點(diǎn)，因此非常適合用來進(jìn)行局部的時(shí)序模擬，這樣既保留了軟件模擬器的靈活性，又彌補(bǔ)了軟件模擬器運(yùn)行速度較慢的不足。加入FPGA硬件后，整個(gè)模擬器將是一個(gè)軟硬件結(jié)合的系統(tǒng)，功能模擬部分仍然使用軟件方法實(shí)現(xiàn)，而對(duì)于時(shí)序模擬部分使用FPGA來實(shí)現(xiàn)，兩者之間可以通過一個(gè)緩沖區(qū)來交互。通過這種方法，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)運(yùn)行速度快、模擬精度高的模擬器。在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候首先拆分模擬器的組成模塊，每個(gè)模塊具有獨(dú)立的模擬功能；然后選出耗時(shí)而且易于硬件編程實(shí)現(xiàn)的模塊，進(jìn)行硬件描述語言實(shí)現(xiàn)；接下來，將用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)的模塊編譯加載到FPGA平臺(tái)中；最后，連接用FPGA實(shí)現(xiàn)的模塊和未用FPGA實(shí)現(xiàn)的模塊，共同模擬計(jì)算系統(tǒng)；上述的技術(shù)方案實(shí)施后，可以在保證模擬器精度的同時(shí)，大幅度提高模擬速度，這對(duì)模擬器來說是非常重要的技術(shù)提升。最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同地替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算系統(tǒng)模擬器加速的方法，其特征在于該方法至少包括如下的步驟步驟I:拆分模擬器的組成模塊，每個(gè)模塊具有獨(dú)立的模擬功能。步驟2 :選出耗時(shí)而且易于硬件編程實(shí)現(xiàn)的模塊，進(jìn)行硬件描述語言實(shí)現(xiàn)。步驟3 :將用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)的模塊編譯加載到FPGA平臺(tái)中。步驟4 :連接用FPGA實(shí)現(xiàn)的模塊和未用FPGA實(shí)現(xiàn)的模塊，共同模擬計(jì)算系統(tǒng)。
全文摘要
一種計(jì)算系統(tǒng)模擬器加速的方法，首先拆分模擬器的組成模塊，每個(gè)模塊具有獨(dú)立的模擬功能，然后選出耗時(shí)而且易于硬件編程實(shí)現(xiàn)的模塊，進(jìn)行硬件描述語言實(shí)現(xiàn)，將用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)的模塊編譯加載到FPGA平臺(tái)中；最后連接用FPGA實(shí)現(xiàn)的模塊和未用FPGA實(shí)現(xiàn)的模塊，共同模擬計(jì)算系統(tǒng)。本發(fā)明使得模擬器運(yùn)行速度得到提高。
文檔編號(hào)G06F9/455GK102760071SQ20111010324
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者劉興麗, 白月習(xí), 陳杉杉 申請(qǐng)人:北京邁瑞星通科技有限公司