[发明专利]一种用于处理器仿真模型中的系统调用转换直通通道方法

说明书

技术领域

本发明涉及处理器仿真模型，操作系统系统调用，目标软件仿真和调试等技术领域，尤其涉及一种用于处理器仿真模型中的系统调用转换的直通通道方法。

背景技术

在基于微处理器的嵌入式系统开发中，处理器仿真模型是个重要的评估工具。它能够模拟目标处理器硬件执行目标程序的过程，统计目标程序运行过程中所消耗的时钟周期数、目标处理器内部寄存器实时状态、流水线信息、内部各个执行单元的工作负荷等目标处理器运行时的详细动态信息。它使得嵌入式系统架构设计人员和嵌入式系统软件设计人员在目标处理器硬件实现之前就可以以较小的工作量，较快的速度，较高的精确度对嵌入式系统设计空间进行有效搜索，快速平衡嵌入式软件和硬件的任务划分，进而改进系统设计，缩短迭代周期，提高设计的效率和质量。同时，嵌入式处理器硬件设计人员依据时钟精确的处理器仿真模型进行硬件处理器的设计和修改，和系统软件人员并行工作，从而做到了软硬件协同设计，提高了嵌入式系统的开发效率。具体内容可参见参考文献1。

处理器仿真模型一般由高级程序语言编写而成(一般为C/C++语言)，是一个运行于主机上的嵌入式系统评估平台。对主机而言，它是一个普通的应用程序；但是对用户而言，它是一个嵌入式目标系统的仿真平台。

在处理器仿真模型上运行的是各种面向特定应用领域的目标程序，它们被用来评估、检测和统计目标处理器的性能指标，为嵌入式系统架构设计和软硬件任务划分提供可靠的依据。目标程序一般由高级程序语言编写而成(一般为C/C++语言)。在处理器仿真模型上运行目标代码，按照传统的方法，需要一个操作系统运行于该仿真模型的平台之上，在该操作系统平台上运行目标程序。虽然运行操作系统可以使目标程序得到完善的支持，提高目标程序运行的可靠性和可移植性，但运行操作系统不仅带来了额外的仿真开销，增加了目标程序的运行时间；而且其产生的结果在某些时候会影响目标程序的评估结果，使得目标程序的真实运行信息被掩盖，失去目标程序的意义。而如果摈弃操作系统在处理器仿真模型上直接运行目标裸程序，就会涉及到许多底层操作和修改，显然这会破坏目标程序的可靠性和可移植性，影响目标程序的快速仿真和嵌入式系统的高效开发。因此对于嵌入式系统开发人员来说，迫切需要找到一种既不影响目标程序的运行信息，也不增加额外的仿真开销，又可以直接进行快速仿真评估的方法。

在计算机系统中，系统调用是计算机操作系统的核心内容之一。运行在操作系统之上的目标程序发出的底层操作请求正是通过它得到实现的。它不仅可以将应用程序对计算机硬件的访问请求传达到计算机硬件设备，控制其完成指定的操作，并将操作结果反馈给应用程序；而且可以对系统软件资源进行管理、调度和优化，提高系统的执行效率。具体内容可参见参考文献2。在处理器仿真模型中，通过对系统调用进行转换和映射，可以取代运行操作系统而使目标程序获得良好的支持，从而实现目标程序在处理器仿真模型上快速和准确的仿真。目前存在的处理器仿真模型中的系统调用转换方法，一般都采用在处理器异常服务子程序中对目标程序的系统调用进行转换的方法，这种方法需要处理器频繁地进行上下文切换，进入异常服务子程序后才能进行系统调用的转换，导致系统调用转换的效率低，代码复杂，可移植性和可扩展性都比较差。

参考文献

1.马鹏，徐国强.微处理器仿真技术研究.计算机工程，2003年29卷2期：213-214，260；

2.Abraham Silberschatz，Peter Baer Galvin，Greg Gagne著，郑扣根译.操作系统概念(第六版翻译版).高等教育出版社，2004年。

发明内容

本发明的目的是为了提高处理器仿真模型中系统调用转换的效率，降低其转换实现的复杂度，实现目标程序在模拟平台上的快速评估和调试，提供一种用于处理器仿真模型中的系统调用转换直通通道方法。

目标程序源代码经过处理器的软件工具链的处理后，其中的系统调用请求最终都体现为系统调用异常指令的形式，由处理器仿真模型进行执行，同时系统调用的各个参数被存放在处理器的指定的通用寄存器中。本发明提出的处理器仿真模型中的系统调用转换直通通道就是在处理器仿真模型执行系统调用异常指令的过程中实现的。在对每个系统调用进行转换和实现的过程中，本发明提出了转换子通道的方式，每个转换子通道之间相互独立，各自对对应的系统调用进行转换，据此便可独立添加和定制不同的系统调用转换，可扩展性很好。

用于处理器仿真模型中的系统调用转换直通通道方法包括如下步骤：