《異構網路環境下軟硬體協同設計的動態二進制翻譯研究》是依託上海交通大學，由梁阿磊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：異構網路環境下軟硬體協同設計的動態二進制翻譯研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：梁阿磊
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
動態二進制翻譯技術是解決異構程式以及系統軟體之間互動執行的一個重要研究方向，也是異構網路環境下雲計算、跨平台虛擬機等領域中的一個關鍵技術。但它也是計算過程中的一個性能瓶頸。擬研究基於軟硬體協同方法來實現動態翻譯的思路是：研究並發現翻譯過程中的關鍵算法和部件，用硬體實現並予以最佳化；軟體部分則完成具有可程式、可配置等工作，支持異構平台（如調用庫、平台相關的資源映射等）差異性的適配任務。重點分析翻譯過程的性能瓶頸，研究性能最佳化的高效算法，並解決軟硬體之間的協同機制以及處理器體系架構擴展中存在的技術問題。申請人前期已實現了基於PowerPC核的動態翻譯協處理器原型系統。本項目將進一步在系統架構設計、關鍵性能算法、以及軟硬體協同方法的最佳化設計等方面展開更深入的實現及性能評估與最佳化研究。項目的將對虛擬計算環境、晶片設計以及編譯技術產生積極的意義。
結題摘要
本課題基於二進制翻譯的虛擬化技術，針對異構網路環境下不同的計算節點上，資源、數據和代碼等存在一定的差異性，提出基於動態化和軟硬體協同設計方法的研究工作。具體的研究工作和成果主要體現為以下幾個方面： 1、構建異構的網路環境：自主設計和開發了具有移動、無線通訊功能的計算節點，並通過半雙工無線串口、ZigBee等各類通訊方式構建網路環境；並自主開發了相關的通訊協定； 2、基於FPGA和軟硬體協同方式的計算節點：基於FPGA設計和開發了一種由多個“最簡單核”構成的計算單元，並設計了基於簡單的“硬事件”單元構成的內部互連結 構；設計了一種適用於“多協同、少計算”套用的計算模式，即通過“狀態表”填寫替代傳統基於指令序列的編程模式。 3、動態二進制翻譯的最佳化：針對網路的環境，研究基於虛擬化及動態翻譯相關的研究；基於軟硬體協同的平台，深入動態二進制翻譯的性能最佳化研究。研究重點包括：位元組序、條件代碼最佳化、浮點運算基礎功能的實現方法；跳轉消除、超級塊構建、暫存器分配效率等性能問題的算法；基於網路環境的瘦客戶端翻譯機制等方面的研究工作； 總體上，課題小組經過多年的研究和開發，1、異構網路環境的構建，及其通訊協定的開發；2、針對特定的網路套用，提出一種基於“狀態”描述的編程模式；3、並基於FPGA平台和軟硬體協同方法，針對“狀態”描述的編程，自主開發了基於多個“最簡單核”的計算單元；4、深入開展了動態二進制翻譯的各類關鍵問題的研究。 截至項目結題，課題組已畢業博士生2名、碩士生15人；通過發表論文（27篇）、碩士學位論文（15篇）、專利申請（13份）、軟體著作權（4項）的方式，課題組成員曾獲得寶鋼優秀教師（2010）、全國大學生挑戰杯特等獎（2011）（學生、指導教師皆為課題組成員）等榮譽。
