跨平台x86系统虚拟机存储子系统优化

为提升跨平台系统虚拟机的效率,提出若干内存虚拟化相关的优化方法。介绍基于SW-410处理器的跨平台x86系统虚拟机监控器ARCH-BRIDGE的设计方案,对ARCH-BRIDGE的存储子系统性能进行剖析,识别若干影响内存虚拟化性能的瓶颈因素,在此基础上提出段级存储仿真优化、页级存储仿真优化、连续内存访问优化等方法,去除不必要的线性地址计算、段界限检查、寄存器上下文切换、虚实地址转换等操作。测试结果表明,应用上述优化方法,ARCHBRIDGE的访存性能提升了2.4倍~3倍,操作系统引导速度提升了约30.4%。

译码制导的动态二进制翻译优化

提出了一种译码制导的轻量级动态二进制翻译优化技术,该技术在译码阶段提取源指令的高层语义信息,结合上下文对其进行标注,并在翻译阶段利用标注信息直接生成优化的目标指令。该技术可识别动态二进制翻译系统中主要的基本块级优化机会,去除load/store冗余、精确异常导致的冗余和标志位处理冗余。测试表明,相比QEMU,该优化技术的跨平台x86系统虚拟机ARCH-BRIDGE的翻译开销降低了53%,翻译块尺寸降低了78%,load和store操作数量分别了降低了50%和21%。

跨平台系统虚拟机的二进制翻译优化

在跨平台系统虚拟机原型ARCH-BRIDGE的基础上,提出了一种基本块级的动态二进制翻译优化方法,通过两阶段翻译、基于虚拟寄存器的优化翻译及延迟机器状态提交等技术,可在不采用中间表示及确保精确异常的情况下,有效去除二进制翻译所引入的冗余。测试表明,优化后的ARCH-BRIDGE在翻译开销明显优于QEMU的同时,翻译块尺寸和翻译冗余得到了大幅降低,并且SPEC CPU2006、NBENCH及OS引导的性能均得到了显著提升。