二进制转译加速方法及其在低电压处理器中的应用研究
[Abstract]:With the development of mobile Internet and Internet of Things, embedded processors based on ARM are becoming more and more popular, such as smart phones and smart tablets. On the one hand, the binary compatibility of the code has become a major impediment to the ability of the new processor architecture to access the embedded market. On the other hand, these processors are often powered by batteries and are subject to severe power consumption problems. The dynamic binary translation technology can not only effectively solve the code compatibility problem, realize cross-platform execution, but also can obtain the operation information of the program in real time, and carry out dynamic optimization on the program to obtain the optimal energy efficiency. In this paper, the key technology of dynamic binary translation is studied, and an acceleration method for dynamic translation is proposed, and the binary translation technology and the transient error adaptive low-voltage processor design technology are combined with the cross-platform characteristic and the dynamic optimization characteristic of the binary translation. So as to effectively improve the energy efficiency of the processor. The main content and innovation point of this paper are as follows:1. Dynamic translation method based on the characteristic of transfer instruction. A dynamic translation method of direct mapping and instruction type translation strategy combination is proposed based on the different features of the transfer target address inside and outside the function. the transfer instruction in the function is directly mapped by the branch instruction corresponding to the target structure, and the branch instruction of the high-efficiency translation condition is not required to be generated by the instruction forwarding and decoding before and after the transfer, and the source register is not required to be generated to the memory synchronization instruction; and the function-to-function transfer instruction is executed, The method of dynamic translation based on the load balance of the cache is based on the transfer of the function of the source program and the other transfer instruction. A software and hardware co-translation method based on instruction and data cache access load dynamic balance is proposed for the problem of the decrease of the translator's performance due to the significant increase of the instruction and data cache access load and the unbalanced increase in the dynamic translation. The method comprises the following steps of: designing a cache load balance state for a processor, dividing the data cache into a normal area and a load balance area, and caching normal program data in the normal area; the load balance region absorbs the partial load generated on the instruction cache when the dynamic translator scheduler absorbs the partial load generated on the instruction cache when the source machine code space address is converted to the target machine code space address by the load conversion channel absorption dynamic translator scheduler, A low voltage processor based on a single-cycle error correction of a transient error prediction model. Based on the local and the predictability of the transient error in the low voltage processor in the pipeline, a low-voltage processor design method for the single-cycle error correction of the hardware and software co-design is proposed. The core idea of the method is to set up a processor transient error prediction model based on the dynamic translation technology. The model predicts the possible error of the instruction stream when the program is compiled. For those instruction streams that may be wrong, the programming interface can be eliminated by the processor's transient error, and the possible transient errors can be avoided at the time of the compilation, so that the fault-tolerance and energy efficiency of the system can be effectively improved. Based on the local error of the low voltage processor, the design method of the low voltage processor based on the dynamic optimization of the hardware and software is proposed. The method introduces a lightweight dynamic optimizer based on dynamic translation technology between hardware and software. The optimizer collects the transient error information of the program in real time while the processor is running, analyzes the error messages when the processor is idle and inserts a transient error alert before the hotspot error instruction. When the program is executed again, if the optimizer finds that a particular instruction sequence continues to cause a transient error, the transient error alert that is reserved before the instruction sequence is immediately activated to notify the hardware to take steps to avoid a transient error in the future execution of the instruction. The method eliminates the transient error of up to 95% at a very low cost through the cooperative design of the hardware and software, not only greatly reduces the performance loss and the power loss caused by error correction, but also makes the fault-tolerant hardware of the bottom layer simple and robust in design, And the fault tolerance and energy efficiency of the system can be effectively improved.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP332
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,本文编号:2500172
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