cpu 模拟器

mik

网友 story_tree 在偶的 blog 里询问 cpu 摸拟器实现的建议。

1. 斑竹你好，我来你这里讨教了，我现在在写一个cpu的模拟器，就是为了能够识别和模拟执行ia－32的指令，给点建议吧

复制代码

呵呵，讨教就不敢当。偶觉得这是个很好的练手项目，有意思，所以在论坛里大家讨论讨论。


其目的是：建立一个 CPU 的模拟执行环境，主要是 x86 架构方面的。

如果是输入指令流，然后执行的，有点像 debug 这种模式，这种需求并不难。
将输入的指令进行合法检查后，host 机也是 x86 的话，就直接送CPU执行。host 机不是 x86 的话，对指令做相应的转换后执行

phoenixson

这个比较简单，我做过相对简单的模拟，其实最主要的是识别指令，因为x86是cisc的架构，所以是不定长的，要通过指令码识别，另外注意分配x86架构的通用寄存器，以及他们的用途，还有要晓得寻址方式，以及虚拟内存映射方式，简单的基本方式就是这样，扩展模式就复杂了，寄存器也会多出很多，包括寄存器重写等技术

beepbug

CPU的模拟，是非常有用的。
交叉开发就需要这个（可能不叫这个名字）。
像低档单片机，由于本身资源极其有限，直接在上面做开发，会有很大的限制。
在各种单片机开发装置上做开发，有一个限制，你不能完全使用这种单片机的所有资源。因为开发装置本身一定要占用一些资源。
如果在X86或PowerPC等机器上做交叉开发，就没有这种限制。
但是，交叉开发也有不足。最大的问题就是上面说的与时间有关的。
做交叉开发，大致有两种。一是只在宿主机上编程、编译（或汇编）、链接，然后把目的程序传到目的机上调试。这只需要做个交叉编译器。二是连调试也在宿主机上做，这就需要模拟CPU了。
13楼说的，可能就是个交叉汇编器吧？

mik

原帖由 beepbug 于 2007-5-9 06:56 发表于 11楼  

这个就不是CPU模拟器，而是汇编器模拟器了。


譬如做一个硬件定时器，本来根据CPU的时钟速率，内置定时/计数器的结构，最短可以做到1μs。现在做成模拟CPU，内置定时/计数器当然也是用另一种CPU指令模拟出 ...

这样做就真正想做一个CPU模拟器了。这就复杂了，倒不如真正设计一个CPU出来！

人家的需求可不需要这么复杂，确实不能称做为“CPU模拟器”称做“解释器”比较合适

gvim

如果在x86上模拟x86，那么可能不会有太大的性能损失。模拟指令可以直接在芯片上执行而不需要被转换。
性能的损失大多发生在特权指令（如果要运行特权软件如OS的话）和相关的存储管理上。

beepbug

原帖由 mik 于 2007-5-8 21:44 发表于 10楼  
偶所说的：“将输入的指令进行合法检查后”是指语法上的检查。例如： "add ," .....

这个就不是CPU模拟器，而是汇编器模拟器了。

原帖由 mik 于 2007-5-8 21:44 发表于 10楼
偶不明白啥意思，望指教

譬如做一个硬件定时器，本来根据CPU的时钟速率，内置定时/计数器的结构，最短可以做到1μs。现在做成模拟CPU，内置定时/计数器当然也是用另一种CPU指令模拟出来的，除非后者比前者快很多，否则决计做不出1μs。如果做的是软件定时，那更明白。譬如，需要1ms，原来在实际CPU上做，重复做两条指令1000次。这两条指令做一次就是1μs。现在在模拟CPU上做，是用另一种CPU指令来模拟它，一般需用就多的指令来完成。如果两者的速率是同一数量级，就没法做出来。
据我经验，做模拟CPU的CPU的速率，比被模拟的CPU的速率，至少要高一个数量级。

mik

原帖由 beepbug 于 2007-5-8 11:25 发表于 9楼  
“将输入的指令进行合法检查后，host 机也是 x86 的话，就直接送CPU执行。host 机不是 x86 的话，对指令做相应的转换后执行”。楼主自己说的话，我们只能这样理解。

所谓CPU模拟器。我理解，是在一种CPU平台 ...

偶所说的：“将输入的指令进行合法检查后”是指语法上的检查。例如： "add [ebp],[eax]" .....

绝大多数CPU中，总有某些指令同时间密切相关。因此，要完全模拟，寄生CPU的速率至少要比被模拟CPU高一个数量级

偶不明白啥意思，望指教

beepbug

“将输入的指令进行合法检查后，host 机也是 x86 的话，就直接送CPU执行。host 机不是 x86 的话，对指令做相应的转换后执行”。楼主自己说的话，我们只能这样理解。

所谓CPU模拟器。我理解，是在一种CPU平台上，用软件做一个VM，在这个VM上能“运行”另外一种完全不同的CPU指令。
在绝大多数CPU中，总有某些指令同时间密切相关。因此，要完全模拟，寄生CPU的速率至少要比被模拟CPU高一个数量级。

mik

原帖由 beepbug 于 2007-4-30 15:02 发表于 4楼  
哦。那不该叫CPU模拟器了。我上当了。

不过，还是有问题。不同汇编语言并非所有指令都不同，有些正好定义成一模一样，怎么办？

2、他的需求已经讲得很明白了，就是：摸拟 X86 CPU，何需判断输入的是 x86、还是 PowerPC 指令