基于QEMU的SIMD指令替换浮点指令框架

摘要

现在，几乎每个处理器架构都已经加入了对SIMD(single instruction multiple data)指令的支持，SIMD指令能同时对一组数据执行相同的操作，通过数据并行来提高处理器的处理性能.但是大部分动态二进制翻译器忽略了本地SIMD指令的利用，而是以软件语言实现来模拟浮点计算.本文提出了一种基于QEMU翻译系统的FP-QEMU框架，FP-QEMU框架采用SIMD指令来优化替换浮点计算指令，并在X86和ARM平台上完成了完整的浮点实现.该框架可以识别动态二进制翻译系统中的浮点计算优化机会并利用SIMD指令来提升系统翻译的性能.采用SPEC 2006作为测试基准，实验表明相比QEMU,FP-QEMU跨平台的ARM应用在X86计算机上运行的最高加速比可达51.5%，平均加速比达到37.42%.

关键词

SIMD / QEMU / 动态二进制翻译 / 浮点计算

基金资助

国家重点研发专项计划项目（2022YFE0112400）; 国家自然科学基金资助项目（21706096）; 江苏省自然科学基金青年项目（BK20160162）