动态二进制翻译中的TCache的设计与实现——基于动态二进制翻译系统CrossBit的优化

摘要

二进制翻译是一种能够在目标机器平台上本地执行异构源机器平台二进制代码的技术。二进制翻译技术通常可以分为静态二进制翻译和动态二进制翻译。前者将二进制执行文件通过静态翻译、分析，生成优化后的本地代码再供用户执行，而后者则采用了边翻译边执行的策略，为用户提供了异构代码的直接透明执行。动态二进制翻译在执行时期收集（profile）动态信息，对翻译后的代码块进行优化，再通过缓存翻译后的代码块，最终达到较高的代码重用，从而大大减少了代码翻译和运行时间。在动态二进制翻译中，缓存代码块的子系统被称为Tcache（Translated Code Cache）。 本文针对一个动态二进制翻译系统——CrossBit，研究如何为它设计一个高效的Tcache 来存放和管理翻译优化好的目标代码块。研究内容包括Tcache 申请、分配、组织和替换策略。文章通过对各种动态二进制翻译系统中已有的Tcache 算法的分析和对比，针对CrossBit本身的特性设计了相应Tcache替换算法，并通过SPECCPU2000 基准测试程序进行性能验证。实验数据还表明，一个合适的Tcache的设计能够使CrossBit的性能大大提升。本文提出的算法，对于其他的二进制翻译器也具有通用性。