SimpleScalar 修改简要提示 我们主要针对 sim-safe 模拟器进行一些介绍。 SimpleScalar 提供的一系列模拟器中，简单指令级模拟器 sim-safe 的模拟流程如下： 其中主要环节的过程如下： 1． 取指 sim-safe 调用 MD_FETCH_INST 宏，以程序计数器（以下简称 PC 寄存器）值为索引， 在 sim-safe 模拟的内存空间中取出下一条指令。 2． 译码 sim-safe 调 用 MD_SET_OPCODE 宏 完 成 译 码 过 程 。 sim-safe 曾 在 初 始 化 时 调 用 md_init_decoder 函数初始化指令译码表，能够识别的指令都在这个指令译码表中有相应的下 标。译码结束后，就能够得到该指令对应的数组下标，并能够获取这个数组下标内的 OP 值。 3． 模拟执行 负责模拟指令执行的文件(sim-safe.c)中对 DEFLINK、CONNECT 和 DEFINST 的定义如 下： #define DEFINST(OP,MSK,NAME,OPFORM,RES,FLAGS,O1,O2,O3,I1,I2,I3,I4) \ \ \ SYMCAT(OP,_IMPL) case OP: 

#define DEFLINK(OP,MSK,NAME,MASK,SHIFT) break; case OP: panic("attempted to execute a linking opcode"); #define CONNECT(OP) #include "machine.def" \ \ 其中，DEFLINK、CONNECT、DEFINST 和 OP_IMPL 宏在指令模板 machine.def 文件 中定义，这些宏的作用可以参看程序或 SimpleScalar 的文档。SYMCAT 宏的作用就是连接 OP 和_IMPL。 sim-safe 在译码过程结束后，已解析出取指阶段取得的指令对应的 OP 值， 指令的模拟执行过程就是执行指令模板中对应该 OP 的 OP_IMPL 中的语句。如果 OP_IMPL 中的语句没有改变 PC 的值，则 PC 的值为程序顺序执行的下一地址；否则 PC 值为 OP_IMPL 语句中所赋的值。模拟执行结束后，即返回到取指过程。 应用程序结束时使用软件中断指令调用 exit 系统调用。sim-safe 模拟执行到 exit 系统调 用，就结束当前应用程序的模拟，返回 sim-safe 的主流程。这时 sim-safe 输出应用程序动态 执行的指令数、内存访问次数和模拟器执行时间等数据，并结束运行。 下面我们针对 32 位定长指令系统在 SimpleScalar 代码中的主要修改进行一些基本的说 明。其它方面大家请根据自己的具体情况修改相关代码（例如 sim-safe.c 源代码）。 1．在 simple-arm 目录下建立新的文件夹：例如，myisa。 2．将 target-arm 目录下的文件 copy 到 myisa 目录下，并修改文件名。 例如：arm.[h,c,def] 修改为 myisa.[h,c,def]。 3．修改或重新编写相应的文件，主要是指令模板 myisa.def、系统调用 syscall.c 和装载模块 loader.c。 3．1 关于指令模板 指令模板文件 machine.def 由一系列下述三种形式的宏组成：  DEFINST(OP,MSK,NAME,OPFORM,RES,FLAGS,O1,O2,O3,I1,I2,I3,I4)  DEFLINK(OP,MSK,NAME, SHIFT,MASK)  CONNECT(OP) 具体含义可以参阅代码或给出的 SimpleScalar 相关文档。 下面的图示以一条指令的译码过程为例，说明 SimpleScalar 利用指令模板进行译码的机 制。 

3．2 关于系统调用的说明 系统调用是操作系统提供给用户程序的接口，用户程序通过系统调用来使用操作系 统提供的多种服务，如读、写文件等。对于应用级模拟器，由于并不支持操作系统的运行， 故在模拟执行软件中断指令时不能直接模拟该指令本身的语意，而是需要采取特殊的方式模 拟，以保证完成所需的操作（如屏幕输出、读写文件等），并保证在返回到软件中断下一条 指令时程序运行的状态（各寄存器及内存中存储的数据）与应有状态一致。 SimpleScalar 中，对指令译码后，如果判断为软件中断指令，则调用 sys_syscall 函数来 进行系统调用处理，该函数在 syscall.c 中定义，具体实现如下： 首先获得系统调用号。之后模拟器根据具体的系统调用，从模拟的存储空间（包括寄存 器、内存）中得到相应的参数。接下来模拟器调用宿主机系统提供的等价的系统调用。最后 将返回值和结果从模拟器自身的存储空间中复制到模拟的存储空间。 在本次实习中，我们提供了两个虚拟的系统调用，一个用来在屏幕上显示，一个用来标 志程序终止运行。只需要在指令模板中识别出是系统调用，并在 syscall.c 中修改 sys_syscall 这个函数即可。 3．3 关于装载模块的说明 给定一个应用程序的二进制可执行文件，模拟器需要按应用程序二进制接口的约定将该 文件读入所模拟的内存空间，使其可以运行。 这部分主要需要修改 loader.c 文件。 

在本次实习中，我们给出了一个非常简单的可执行文件的文件格式，按照这一格式，可 以知道需要读入的文件长度以及程序开始的地址。接下来将程序读入到模拟器模拟的内存空 间（可使用 mem_bcopy 函数，参见 memory.h/c），并给 ld_prog_entry 和 PC（程序计数器）、 以及堆栈寄存器赋初值。