面向国产平台的二进制翻译库函数替换优化处理机制

在二进制翻译中,库函数本地化处理是指不直接翻译源文件中的库函数而是使用本地目标机的库函数进行替换,以此提高翻译性能。针对国产平台二进制翻译中库函数处理翻译模式的相关特性,提出一种库函数解析处理机制,借助helper函数实现库函数替换操作。通过修改基本块划分规则,将库函数替换部分翻译的基本块进行合并,构建超级块,减少源程序中基本块划分数量与程序执行跳转次数,在保证翻译正确性基础上有效提高翻译效率。在动态二进制翻译器QEMU上进行的实验结果表明,与未优化的库函数处理翻译方式相比,翻译后程序加速比平均提升9%,有效提高了翻译效率。

二进制翻译中动静结合的寄存器分配优化方法

针对二进制翻译器QEMU(quick emulator)在寄存器映射时未考虑基本块之间以及循环体之间对寄存器需求的差异,造成不必要的寄存器溢出而导致的冗余访存开销问题,引入全局寄存器静态映射和局部寄存器动态分配思想,提出高效的基于优先级的动静结合寄存器映射优化算法.该算法首先基于源平台不同寄存器使用的统计特征和各变量的生命周期,静态进行全局寄存器映射;然后依据中间表示与源平台寄存器之间的映射关系,获取基本块中间指令需求寄存器次数并排序确定寄存器分配的优先级;之后依据优先级顺序动态进行寄存器分配,从而减少寄存器溢出次数,降低生成的本地代码的膨胀率以及访存次数,提高目标程序性能.对NBENCH、典型的递归程序和SPEC2006的测试表明:该算法有效地减少了本地代码的访存次数,提高了程序性能,平均比优化前性能分别提升了8.67%, 8.25%, 8.10%.

一种高效解决间接转移的反馈式静态二进制翻译方法

为了在追求程序执行效率的同时解决静态二进制翻译中的间接转移问题,针对现有间接转移问题处理方法中线性遍历翻译方式代码优化较少、冗余代码较多的缺陷,提出了基于基本块翻译的反馈式静态二进制翻译方法,并结合二级地址映射表实现了间接转移目标地址的快速映射.首先,在目标可执行程序运行过程中添加监控反馈机制解决代码发现问题,对未确定的间接转移地址进行反馈,以便对源程序重新划分基本块并重新翻译执行;然后构造二级地址映射表,借助二级地址映射快速解决代码定位问题.在开源二进制翻译平台QEMU(quick emulator)上实现了反馈式静态二进制翻译框架FD-SQEMU(feedback static QEMU),并基于SPEC2006和NBENCH测试集进行测试,与QEMU相比,FD-SQEMU平均加速比分别达到3.97倍和6.94倍;与课题组之前提出的保存源程序指令全地址的静态SQEMU翻译器相比,FD-SQEMU的平均加速比达到1.18倍,最高加速比达到了1.36倍,验证了提出的框架和方法的有效性.