[发明专利]用于动态二进制翻译的方法、装置和系统

说明书

技术领域

本公开涉及动态二进制翻译，以及，更具体地说，涉及用于执行从具有较多寄存器的指令集架构（“ISA”）至具有较少寄存器的ISA的动态二进制翻译的高效技术。

背景技术

动态二进制翻译（DBT）作为在不同的ISA的顶部上运行为一个指令集架构（ISA）创建的应用程序的方式，已经被广泛使用。考虑到为PC开发的、基于x86 ISA的旧版软件的数量，人们已经关注将x86翻译到其他ISA。在更小的超级移动PC和更强大的嵌入式和移动互联网设备（例如，智能电话）这两个行业中最近的趋势是模糊这些不同的市场之间的边界。结果，这个市场趋同正创造对从当前支配嵌入式和移动互联网设备市场（例如，ARM（ARM控股：ARM Holdings）、MIPS（MIPS科技：MIPS Technologies）以及PowerPC（Apple-IBM-Motorola联盟：Apple-IBM-Motorola alliance））的ISA至x86（Intel公司：Intel Corporation）的DBT的很大关注。

二进制翻译（“BT”）是将为一个源（“客体（guest）”）ISA构建的二进制翻译至另一个目标（“宿主（host）”）ISA的一般技术。使用BT，可能在具有不同的架构的处理器上执行为一个处理器ISA构建的应用程序二进制，而不需要重编译高级源代码或重写汇编代码。因为大多数旧版计算机应用程序仅以二进制格式可用，由于BT允许处理器执行不是为它构建并且对它不可用的应用程序的潜能，所以BT非常吸引人。在过去的几十年中若干成功的BT项目已推进了该技术的状态，包括数字设备公司（Digital Equipment Corporation）的（“DEC”）FX!32、Intel的IA-32EL、Transmeta的CMS（“代码变形软件（Code Morphing Software）”）、Godson-3（MIPS架构）、以及IBM的DAISY（“来自Yorktown的动态架构的指令集（Dynamically Architected Instruction Set from Yorktown）”）。这些工具中的大多数旨在在例如Alpha（DEC）、Itanium（Intel）、Crusoe（Transmeta）、以及MIPS（MIPS科技）的处理器上运行旧版x86应用程序。

上面提及的工具中的大多数使用动态BT（DBT），其意味着当执行应用程序时（即，在运行时），它们在运行中执行翻译。备选地，可以离线执行BT，即，静态BT（SBT）。通常优选动态运用模型，这是因为它更通用（例如，能够处理自修正代码）并且对于用户来说它透明地工作，利用简单的OS改变来自动地调用DBT用于非本地二进制。与SBT相比，DBT的主要缺点是开销。花费在翻译并且优化应用程序的周期是可以以别的方式用于实际上执行应用程序代码的周期。因此，DBT工具面临在花费在翻译/优化上的时间和结果代码的质量之间的权衡，该结果代码的质量又在经翻译的代码的执行时间中反映出来。

DBT面临的挑战高度地取决于源和目标ISA。最近，已经存在对于扩展x86 ISA的使用到超级移动和嵌入式市场细分（例如，Intel的Atom处理器）的很大关注。从用户的角度看，这非常方便，因为它可以使旧版PC软件能够高效地在嵌入式和超级移动平台上运行。然而为了在这些新领域中采用x86，还必须使x86能够执行在这些细分中可用的巨大的软件基础（software base），其主要基于ARM（ARM Holdings）、MIPS（MIPS科技）、以及PowerPC（Apple-IBM-Motorola联盟）ISA。例如，在未来的基于x86的智能电话中，除了潜在地运行PC应用程序以外，有益的是，能够从例如Apple的iPhone App Store下载并且无缝地运行基于ARM的应用程序。使这个场景成为可能的挑战包括保持DBT的性能以及能量开销低。