sparc微处理器仿真系统研究

论文摘要

嵌入式系统功能越来越强大,结构日趋复杂,当前的开发系统又大都以交叉开发为主,对硬件平台依赖性强,嵌入式系统软件测试变得更加困难。微处理器仿真系统可使嵌入式软件直接运行其上,测试工程师可及时了解系统运行信息,设置测试条件,有助于及时发现系统运行错误,从而使嵌入式系统测试变得简单。SPARC微处理器具有高性能可扩展特性,有极高的研究价值,本文设计实现了一个SPARC微处理器仿真系统。首先,传统的软件模型如UML大多是机械的、被动的,它们要求软件工程人员在描述软件过程时预期所有可能发生的情况。本文在研究分析了SPARC的体系结构后指出了流水线是仿真的重点,因为流水线中存在大量的的并行问题以及不同变量的冲突难点。然后本文设计了一种基于Agent的Petri网模型,用于SPARC的仿真。Agent的自主性,响应性,主动性,推理性,通信/合作/协调等特性,可以解决传统UML建模时所不能解决的实时性、并发性以及与系统硬件电路、外界环境交互信息等问题。针对微处理仿真系统中各个功能模块的不同需求,使用MAS（Multi-Agent System）对SPARC微处理仿真系统整体架构建模,解决了各功能模块的交互性。针对仿真体系中最重要的流水线模块设计了一种同步时间Petri网建模方式,解决了流水线的多信号控制与并发性等问题。最后,在此模型上,使用Visual c++开发环境及XP平台,实现了SPARC的方针系统。一些复杂的测试用例,包括大量的数学计算程序和回归调用函数,被设计测试仿真系统。这些测试程序不仅可以正确的在仿真系统上执行,并且运行结果和真实SPARC硬件平台一致。测试结果证明基于Petri网和Agent的SPARC仿真系统是可行和高效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 研究思路及框架
• 1.3.1 研究思路
• 1.3.2 研究框架
• 2 Agent和Petri网模型研究
• 2.1 Agent的基本概念与属性
• 2.1.1 Agent及多Agent（MAS）基本概念
• 2.1.2 Agent基本属性
• 2.1.3 Agent基本类型
• 2.2 基于Agent和MAS的建模仿真方法
• 2.3 Petri网的基本概念与属性
• 2.3.1 Petri网的概念
• 2.3.2 Petri网的结构
• 2.3.3 Petri网的类型
• 3 SPARC系统需求分析
• 3.1 SPARC标准及发展历程
• 3.2 SPARC系统的架构需求分析
• 3.3 SPARC指令集的需求分析
• 4 基于Agent的Petri网流水线建模研究
• 4.1 基于多Agent（MAS）的SPARC框架模型
• 4.2 SPARC架构中的流水线冲突研究
• 4.2.1 寄存器冲突研究
• 4.2.2 跳转指令冲突研究
• 4.2.3 条件码寄存器冲突研究
• 4.3 流水线模型需要满足的属性
• 4.4 流水线的Petri网建模
• 4.4.1 无冲突流水线建模
• 4.4.2 流水线冲突建模
• 4.5 流水线的算法设计
• 4.6 流水线模型验证
• 4.6.1 流水线测试数据
• 4.6.2 流水线测试结果
• 5 SPARC系统实现与测试
• 5.1 SPARC系统的实现
• 5.2 SPARC系统的测试
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢