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基于QEMU的高效指令追踪技术

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系统模拟器通过模拟处理器、内存、外设等硬件资源创建一个完整的虚拟计算机环境,支持运行和调试不同架构的软件,可大大缩短跨架构的软件开发周期.模拟器的调试模块通常具有指令追踪功能,可记录程序运行的指令序列以用于进一步分析,如程序运行时间评估、程序行为模式分析、软硬件联合仿真等.支持RISC-V架构的主流模拟器QEMU和Spike均具有指令追踪功能,但其时间和空间开销过大,在应对规模较大的应用时效率低下.本文提出了一种基于QEMU的指令追踪技术,将程序中的基本块、控制流图等静态信息与分支选择等动态信息解耦,在保证指令序列不失真的同时高效追踪执行序列.相比QEMU原生实现的指令追踪,本文提出的指令追踪技术的时间开销平均降低了 80％以上,空间开销平均降低了 95％以上.此外,本文面向RISC-V架构,实现了多种场景下的指令序列离线分析,包括指令分类统计、程序热点标记、行为模式分析等.
Efficient Instruction Tracing Based on QEMU

QEMURISC-Vinstruction tracingemulatorprocessor

王涛、秦宵宵、徐学政、王璐、方健

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军事科学院国防科技创新研究院,北京 100071

QEMU RISC-V 指令追踪 模拟器 处理器

国家自然科学基金

62102439

2023

10.15888/j.cnki.csa.009330

计算机系统应用
中国科学院软件研究所

计算机系统应用

CSTPCD
影响因子：0.449
ISSN：1003-3254
年,卷(期)：2023.32(11)
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