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一个基于即时编译器的GBA模拟器

张云  
【摘要】: GBA(Gameboy Advance)是Nintendo公司于2001年发布的便携式娱乐设备。通过软件其它平台(如PC)模拟GBA的运行环境并加载运行GBA的应用称为GBA模拟器。由于硬件平台的不同,一个高效的模拟器可以采用即时编译器(Just-In-Time Compiler)技术,即时的把源机器指令编译成目标机器指令运行。本文的目标就是提出一套方案,在x86平台上实现与优化一个基于即时编译器的GBA模拟器,并进一步展望其在PSP平台上的移植。 由于模拟器和二进制转换器的相似性,本文首先对比和分析了现存的各种二进制转换器的方案,回顾了模拟器的发展过程以及技术特点。随后根据GBA平台的特性和复杂度,选择了成熟的基于解释执行的模拟器VBA(Visual Boy Advance)为研究的出发点。 本文的核心部分描述了VBA编译内核的实现与优化的过程。首先剖析了原有的基于解释执行模拟器的结构和工作原理。然后提出了要如何基于现有的框架结构实现编译内核。 随后分为如下几部分细描述了编译内核的实现机制与运行过程: 基本块的划分 描述了静态和动态的基本块划分算法,并提出效率上更加优化的“N级预先搜索”算法。 基本块的组织 根据GBA不同区域内存的大小与访问方式,分析对运行效率有较大影响操作,提出根据访问区域和操作优化过的基本块组织算法。 代码生成 描述了ARM/THUMB机器指令对应的中间代码,以及生成x86机器指令的过程。 编译期优化 提出六种编译期优化的手段:只读常量内嵌,常量传播,复制传播,消除无用标志位更新,条件语句合并和指令重排。 基于运行时信息的优化 程序通过虚拟机运行的一个优点在于,在受控运行状态下,可以采集到运行信息,这些信息是直接在硬件上运行采集不到的。虚拟机可以通过运行时信息做


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