针对gem5指令集实现及其功能测试的自动代码生成

作者：赵紫微; 涂航; 刘芹; 李莉; 余涛

来源：计算机研究与发展, 2022, 1-13.

• 代码生成
• 指令集
• 译码
• 模拟器
• 功能测试

在嵌入式领域，计算机系统模拟器是研究与原型开发的重要工具．对于采用解释执行的模拟器，其CPU模型的译码过程会影响性能，如何提升译码过程的性能是提高仿真效率的关键问题之一．此外，对于无标准测试集的指令集来说（例如自定义指令等），手动编写指令功能测试的开发效率较低，并且其与实现译码过程所需的指令信息基本相同．为解决上述问题，提出一个代码生成方案，输入一份指令集描述，输出针对gem5优化后的指令集实现代码和功能测试代码．首先，扩展gem5的指令集描述语言，将其分为编码描述、功能描述和测试描述．其次，针对gem5优化译码决策树构建算法，并为gem5生成译码模块代码、指令集实现代码和指令功能测试用例．最后，以Cortex-M3指令集为例与原方案相比，总生成时间减少约64%，编译后的可执行文件代码大小减少约407kb，性能提升约13%，并且能够提高开发效率．

• 单位
  武汉大学