在Linux系统上实现ARM64位浮点模拟器的方法技术方案

本发明专利技术提出一种在Linux系统上实现ARM64位浮点模拟器的方法，其包括：在所述Linux系统上运行ARM64位指令；通过将指令分类器应用至所述ARM64位指令指出的机器代码中的第一特征代码，判断所述ARM64位指令是否为ARM64位浮点指令；以及因应于所述ARM64位指令是ARM64位浮点指令的事件，通过将所述指令分类器应用至所述ARM64位指令指出的所述机器代码中的第二特征代码，识别出所述ARM64位浮点指令为特定ARM64位浮点指令。ARM64位浮点指令。ARM64位浮点指令。

【技术实现步骤摘要】
在Linux系统上实现ARM64位浮点模拟器的方法


[0001]本专利技术是关于一种在Linux系统上实现ARM64位浮点模拟器的方法。

技术介绍

[0002]ARM(Advanced RISC Machine)架构广泛地应用于嵌入式系统。ARM针对浮点(floating point)运算的支持包括下列几种：
[0003]第一种支持是硬件实现的浮点协处理器(coprocessor)是由编译器将代码直接编译成浮点协处理器可识别的指令，在执行这种指令时，ARM核直接将它交给浮点协处理器去执行。浮点协处理器通常有一组额外寄存器来完成浮点参数传递及运算。新一代的ARM64是ARM架构的64位(64
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bit)的扩展(extension)，它为了支持浮点运算，添加了浮点协处理器，并定义了浮点指令集，但若缺乏实际的硬件，则指令会被拦截而改由浮点模拟器来执行。
[0004]第二种支持是软件实现的软浮点库。软浮点库支持是交叉工具链(cross toolchain)所提供的功能，而与Linux内核无关。当使用交叉工具链编译浮点操作时，编译器会以内联的软浮点库取代浮点操作，如此生成的机器代码(machine code)完全不含浮点指4EE4，却可正确地完成浮点操作。然而，公知的主流交叉工具链均未提供相应ARM64的软浮点库。
[0005]第三种支持是软件实现的浮点模拟器。在早期，ARM并没有协处理器，浮点运算是由软件通过CPU来模拟的，即浮点模拟器，其主要通过未定义指令处理器(undefined instruction handler)来实现。然而，它会造成极频繁的异常(exception)，因而大幅增加中断延迟，降低系统实时性。此外，公知的Linux内核不支持ARM64位浮点模拟器。
[0006]目前，Linux只有ARM32位(32
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bit)浮点模拟器，而没有ARM64位浮点模拟器。
[0007]一般而言，嵌入式系统都需要进行浮点运算，在公知的Linux内核不支持ARM64位浮点模拟器的情形下，ARM64位浮点协处理器的功能被裁剪，无法进行浮点运算操作，这时，只可将ARM64降级为ARM32来运用。因此，亟须提出一种在Linux系统上实现ARM64的浮点运算的方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术提出一种在Linux系统上实现ARM64位浮点模拟器的方法，其包括：在所述Linux系统上运行ARM64位指令；通过将指令分类器应用至所述ARM64位指令指出的机器代码中的第一特征代码，判断所述ARM64位指令是否为ARM64位浮点指令；以及因应于所述ARM64位指令是ARM64位浮点指令的事件，通过将所述指令分类器应用至所述ARM64位指令指出的所述机器代码中的第二特征代码，识别出所述ARM64位浮点指令为特定ARM64位浮点指令。
[0009]可选地，或较佳地，当所述ARM64位指令是所述ARM64位浮点指令时，陷入ARM64位异常，其中在所述陷入所述ARM64位异常时，保存所述ARM64位异常现场并且处理所述ARM64位浮点指令；而在所述处理所述ARM64位浮点指令完成后，退出所述ARM64位异常。
[0010]可选地，或较佳地，所述处理所述ARM64位浮点指令还包括：定义浮点寄存器及状态结构体，以保存所述处理所述ARM64位浮点指令的浮点运算过程中的一或多个数据。
[0011]可选地，或较佳地，所述指令分类器是配置成根据ARM64针对浮点类指令的编码规则来进行单层解析或逐层解析，以决定所述ARM64位浮点指令的类别及所述特定ARM64位浮点指令。
[0012]可选地，或较佳地，所述指令分类器是配置成将所述ARM64位浮点指令表示为二进制表示，共32位，自最高位至最低位依序定义为第31位至第0位。
[0013]可选地，或较佳地，所述指令分类器是配置成根据所述ARM64针对浮点类指令的编码规则，定义所述二进制表示的第31位为标签sf，第29位为标签S，第22至23位为标签type，第19至20位为标签rmode，第16至18位为标签opcode，而根据type、rmode或opcode之中的值来决定所述ARM64位浮点指令的所述类别。
[0014]可选地，或较佳地，将所述ARM64位浮点指令分类为转换类指令、比较类指令或运算类指令。
[0015]可选地，或较佳地，所述逐层解析包括在多次分类的其中一次分类中，将所述标签type作为所述第二特征代码，基于所述标签type进行分类而将所述ARM64位浮点指令分类为转换类指令、比较类指令或运算类指令。
[0016]可选地，或较佳地，所述处理所述ARM64位浮点指令还包括：按照所述指令分类器所决定的所述ARM64位浮点指令的类别及所述特定ARM64位浮点指令，分派相应的浮点库函数，来执行所述处理所述ARM64位浮点指令的浮点运算。
[0017]可选地，或较佳地，本专利技术的在Linux系统上实现ARM64位浮点模拟器的方法还包括在所述处理所述ARM64位浮点指令完成后，且在退出所述ARM64位异常前，判断所述下一个ARM64位指令是否为另一个ARM64位浮点指令；若判断所述下一个ARM64位指令仍然是另一个ARM64位浮点指令，则不退出所述ARM64位异常，并处理所述下一个ARM64位指令；若判断所述下一个ARM64位指令不是另一个ARM64位浮点指令，则退出所述ARM64位异常。
[0018]下文将配合图式并详细说明，使本专利技术的其他目的、优点及新颖特征更明显。
附图说明
[0019]图1显示本专利技术的一个实施例的在Linux系统上实现ARM64位浮点模拟器的方法的流程图。
[0020]图2A、图2B、图2C及图2D显示本专利技术的指令分类器执行逐层分类的具体例子。
[0021]图3显示本专利技术的另一个实施例的基于SEMI来优化针对ARM64的浮点模拟器的方法的流程图。
[0022]【附图标记说明】
[0023]SA1
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运行代码的步骤；
[0024]SA2
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陷入ARM64位异常的步骤；
[0025]SA3
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处理ARM64位浮点指令的步骤；
[0026]SA31
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执行指令分类器的步骤；
[0027]SA32
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执行浮点库函数的步骤；
[0028]SA4
‑
退出ARM64位异常的步骤；
[0029]TA1
‑
判断是否为ARM64位浮点指令的步骤；
[0030]TB2
‑
判断下一个指令是否仍然是ARM64位浮点指令的步骤；
[0031]SB1
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运行代码的步骤；
[0032]SB2
‑
陷入ARM64位异常的步骤；
[0033]SB3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在Linux系统上实现ARM64位浮点模拟器的方法，其特征在于，包括：在所述Linux系统上运行ARM64位指令；通过将指令分类器应用至所述ARM64位指令指出的机器代码中的第一特征代码，判断所述ARM64位指令是否为ARM64位浮点指令；以及因应于所述ARM64位指令是ARM64位浮点指令的事件，通过将所述指令分类器应用至所述ARM64位指令指出的所述机器代码中的第二特征代码，识别出所述ARM64位浮点指令为特定ARM64位浮点指令。2.根据权利要求1所述的在Linux系统上实现ARM64位浮点模拟器的方法，其特征在于，当所述ARM64位指令是所述ARM64位浮点指令时，陷入ARM64位异常，其中在所述陷入所述ARM64位异常时，保存所述ARM64位异常现场并且处理所述ARM64位浮点指令；而在所述处理所述ARM64位浮点指令完成后，退出所述ARM64位异常。3.根据权利要求2所述的在Linux系统上实现ARM64位浮点模拟器的方法，其特征在于，所述处理所述ARM64位浮点指令还包括：定义浮点寄存器及状态结构体，以保存所述处理所述ARM64位浮点指令的浮点运算过程中的一或多个数据。4.根据权利要求1所述的在Linux系统上实现ARM64位浮点模拟器的方法，其特征在于，所述指令分类器是配置成根据ARM64针对浮点类指令的编码规则来进行单层解析或逐层解析，以决定所述ARM64位浮点指令的类别及所述特定ARM64位浮点指令。5.根据权利要求4所述的在Linux系统上实现ARM64位浮点模拟器的方法，其特征在于，所述指令分类器是配置成将所述ARM64位浮点指令表示为二进制表示，共32位，自最高位至最低位依序定义为第31位至第0位。6.根据权利要求5所述的在Linux系统上实现ARM64位浮点模拟器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜飞，杜鹏，
申请(专利权)人：达发科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：