动态二进制翻译的优化

在传统 的编译器技术里 ， 化都 是基 于静态分析的 ， 优 优化是
０ 引 言
研究 和开发新 的体系结 构必 须要有 相应 的软件支 持 ， 能 才
针对整个程序 ， 虽然这样 能提高系统 性能 ， 但花费 的代价却非 常 大 。在一个动态环境里 ， 我们 可以根据代 码的运行情况 ， 根据代 码段被执行 的次数不 同 ， 用不 同等级 的优 化方 法。选择要 实 采 施 的优化方法在很大程度 上取决 于程序执行 所花 费的时间与信 息收集过程 的优化代码 的开销之 间 的平衡 ， 求确保 使用优 化 要
所获得 的利益大 于它 的开销 。总之二进制 翻译优 化的中心思想
得到流行 和运用 ； 而一些 非常 宝贵 的软件也 面临着 由硬件 升级 换代 导致 的软件更新 问题 。代码移植成为 了软硬件协 调发展 的
一
个重要因素 。因此二进 制翻译 方法应 运而生 ， 有助 于将 老 它 的体 系结构上 的软件移植到新 的体系结构 上运行 。根据 翻译 时
ｐ ｔｓ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ Ｈｏ ｔ ｎ ｈ ｏ ｅ ｈ ｔ ｅ ｅ ｖ ｓｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｉ ｉｃ ｓｅ ｎ ｄ ｔｉ ． ｅｍｅ ｎ ｔ ，ｈ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ｓｓ ｍｅｏ ｔ － ａｈ ｐ ｉ ａｉ ． ｗ ｆ ｄ ｔｅ ｃ ｄ ｓ ｔａ ｓ ｒ ｅ ｐ ｉ ａ ｉ ｓｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｉ ｅ ａｌ Ａｔ ｈ ａ ｍｅ ｔｅ ｔ ｓｓｐ ｏ ｉ ｅ ｏ ｐ ｉ ｍｉ ｏ ｏｉ ｄ ｍｉ ｏ ｓ ｔ ｉ ｈ ｍｉ ｚ ｔ ｎ ｍｅｈ ｄ ｒｔ ｅ ｅ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ａ ｐ ｏ ｃ ｅ ． ａ ｔ ｉ ｂ ｉｆ ｎｒ ｄ ｃ ｓｓ ｍｅ ｒ ｌｔ ｅ ｗ ｒ ｓｏ ｅ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ａ ｐ ｏ ｃ ｅ ｒｄ ｎ ｍｉ ａ ｉ ｔ ｏ ｓ ｆ ｓ ｐ ｉ ａｉ ｐ ｒ ａ ｈ ｓ Ａｔｌ ，ｔ ｒｅ ｙ ｉ ｔ ｕ ｅ ｏ ｅａ ｉ ｏ ｋ ｎ ｔ ｐ ｉ ａｉ ｐ ｒ ａ ｈ ｓ ｆ ｙ ａ ｃ ｏ ｏ ｈ ｍｉ ｏ ｓ ｌ ｏ ｖ ｈ ｍｉ ｏ ｏ ｂ ｎ ｒ ｒ ｎ ｌ ｔ ｎ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ａ ｒ ｓ ｎ ． ｉａ ｙ ｔａ ｓａｉ ｅ ｈ ｉ ｕ ｔｐ ｅ ｅ ｔ ｏ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒｓ Ｂ ｎ ｒ ｒ ｎ ｌｔ ｎ Ｄ ｎ ｍｉ ｉａ ｙ ｔ ｎ ｌ ｔ ｎ Ｄｙ ａ ｃ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ Ｈｏ ａｈ Ｂ ｉ ｂ ｏ ｋ ｉ ａｙ ｔ ｓａ ｉ ｙ ａ ｃ ｂ ｎ ｒ ｒ ｓａｉ ａ ｏ ａ ｏ ｎ ｍｉ ｐ ｉ ａｉ ｍｉ ｏ ｔ ｔｓ ｐ ｓ ａ ｃ ｌｃ
就是 ： 出频 繁执 行的代码段 ， 找 然后根据代码被执行次数来使 用 不 同等级 的优化方法 。
机的不同 ， 二进制 翻译 可 以分 为静态二 进制 翻译 和动态二进 制
翻译 。
１ １ 基本 块 优化 技术 ．
１ １ １ 确 定值 得 性 。静态二进 制翻译无法
关键词 二进制 翻译 动态二进制翻译 动 态优 化 热路 径 基本 块
ｏＰＴＩ Ｉ Ｍ ＺＡＴＩ ｏＮ ＦｏＲ ＤＹＮＡＭ Ｉ ＢＩ Ｃ ＮＡＲＹ ＴＲＡＮＳＬＡＴＩ ｏＮ
Ｌ ｅ ｇ ｉｎ Ｇｕ ｎ Ｈａ ｂｎｇ ＬｉＸｉｏ ｏ ｇ ｉＺ ｎ ｘａ ｇ ａ ｉｉ ａｙｎ （ ｃｏｌｆＩ ｏｍ ｔ ｎＳｃｒｙＥ ｇｎｅｉｇ Ｓ ａｇ ａ ｉ ｔｎ ｎ ｅ ｉ ，ｈ ｎ ｈｉ ０２ ０，ｈｎ ） Ｓｈｏ ｆｒ ａｉ ｅｕｉ ｎ ｉ ｒ ，ｈ ｎ ｈｉ ａ ｏｇ Ｕ ｉ ｒ ｔ Ｓ ａｇ ａ ０４ Ｃ ｉａ ｏ ｎ ｏ ｔ ｅ ｎ Ｊｏ ｖ ｓｙ ２
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ Ｔｈ ｈ ｓｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ｗｏ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ａ ｐ ｏ ｃ ｅ ｏ ｙ ａ ｃ ｂ ｎ ｒ ｒｎ ｌｔ ｎ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ： ａ ｉ ｌｃ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ａ ｄ ｈ ｔ ｅ ｔ ｅ ｉ ｒ ｐ ｓ ｓ ｔ ｐｉ ａｉ ｐ ｒ ａ ｈ ｓ ｆｒ ｄ ｎ ｍｉ ｉａ ｙ ｔ ｓａｉ ｅ ｈ ｉｕ ｓ ｂ ｓｃ ｂ ｏ ｋ ｏ ｔ ｍｉ ｏ ａ ｏ ｍｉａｉ ｏ ｏ ｎ
发现一 个程序 中所有 的指令代码 ， 往往需要一个解释器 ， 在运行 期处理所有未被翻译 的代码 。而且静态二进制 翻译 在运行过程
中往往 需要用户的参与 ， 缺乏透明性。 动态 二进制翻译克服 了静态二 进制 翻译 的局 限性 ， 但损 失
动态二进制 翻译采 用一边 翻译 、 一边执 行的方 法 。它处 理
维普资讯
第２ ４卷第７期
２０ ０ ７年 ７ 月
计 算机 应 用与软 件
Ｃｏ ｕ ｅ ｐ ｉａ ｉｎ ｎｄ Ｓ ｆｗａ ｅ ｍｐ ｔ ｒＡｐ ｌｃ ｔ ｓ ａ ｏｔ ｒ ｏ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ７ １２ ．
Ｊ １２ ０ ｕ．０ ７
动 态 二 进 制翻 译 的优 化
李增祥 管海兵 李晓勇
（ 上海交通大学信息安全工程学院 上海 ２０ ４ ） ０２ ０
摘
要
提 出动 态二进 制翻译 的两种优 化方案 ： 基本 块和热路径 ； 分析 了从代码 中抽取值得优 化部分 的详细过程 ； 同时也给 出针
对这两种 方案 的一些优 化方法。最后简单介绍 了当前 一些动 态二进制 翻译 系统所采用的优化技术。
代码 的基本单位是基本块 。一个 基本块 是 以一 个控制 转移 （ 如
一
个分支 、 调用 或跳转 指令 ） 结束 的指令 序 列。根据 代码 的执
行特点 ， 肯定有一些基本块会被 频繁的执行 ， 而有些基本块无人 问津。基本块的优化技术就是通过计数器计算基本块在程序运 行期 内被执行的次数 。当计数器数值达到某个 阈值 时调用一个 优化器来优化这段 代码 并将 优化后 的代 码保 存在 缓存 Ｔ ａｈ Ｃ ｃｅ （ ｒｎｌｉｎＣ ｃ ｅ Ｔａｓ ｏ ａｈ 是用 于存 放 翻译 后 的代 码 的 内存 空 间 ） ｍ 中。 如果 以后还要运行这个基本块 ， 就可 以直接运 行保存 在 Ｔ ａｈ Ｃ ｃｅ 中优化后的代码 ， 而不再 需要重 新翻译 … 。其 执行过 程可 以参