[发明专利]虚拟硬件系统及基于虚拟硬件系统的指令执行方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术，特别涉及虚拟硬件系统及基于虚拟硬件系统的指令执行方法。

背景技术

计算机系统中，包括用于执行特定系统指令集的处理器。不同种类的处理器仅能够执行该类处理器所对应的指令集，即不同处理器的指令集不兼容。然而，通过执行不同的指令集，各类型的处理器能够体现出不同的性能优势，例如Intel80X86中央处理单元(CPU)的指令集基于复杂指令集计算机(CICS)格式，能够实现复杂的处理功能；而Motorola Power PC的指令集，则基于精简指令集计算机(RISC)格式，能够高速执行简单处理功能。

现有技术通过在一种处理器中，由仿真逻辑单元构成另一种处理器，并通过仿真另一种处理器的指令运行过程，来解决不同指令集的不兼容性。实际存在的处理器中，实现原有功能的硬件资源称为父硬件，由仿真逻辑单元构成的硬件资源称为虚拟硬件。基于虚拟硬件技术的虚拟硬件系统中，父硬件能够融合不同处理器的性能优势，具有跨平台无关性，当父硬件平台更换时可以保证为虚拟硬件编写的代码的二进制兼容；而且，当父硬件的开发工具不易实现时，可通过拥有丰富开发资源的虚拟硬件来进行编译，从而降低开发的难度。

图1为现有技术中基于虚拟硬件系统的指令执行方法流程图。如图1所示，以父硬件为A处理器、虚拟硬件为B处理器为例，现有技术中基于虚拟硬件系统的指令执行方法包括以下步骤：

步骤101，将A处理器的存储空间分配给B处理器，作为B处理器的指令存储器和数据存储器等的存储空间；

步骤102，A处理器按B处理器对应的指令集规则读取B处理器指令存储器空间的指令数据；

步骤103，A处理器将读取的数据，按照B处理器指令集的规则转化为A处理器能够执行的指令；

步骤104，A处理器执行转化后的指令，并将该指令的处理结果返回给B处理器的数据存储器空间，返回步骤102，A处理器继续读取B处理器的下一条指令数据。

上述流程中，A处理器在利用虚拟硬件B处理器运行指令流程的过程中，需要读取并转换每一条指令，执行一条B处理器的指令，可能需要多条A处理器的指令来实现。

由此可见，现有的虚拟硬件系统中，父硬件通过逐条读取、转化指令的方式来模拟虚拟硬件的指令执行过程，因此，父硬件执行每一条虚拟硬件的指令都需要几十个甚至上百个指令周期，执行速度慢，无法满足高性能要求的运算处理过程。而且，由于父硬件通过逐条读取、转化指令的方式来模拟虚拟硬件的指令执行过程，指令执行仅限于底层指令，因而，现有的虚拟硬件也无法使用父硬件中的高级资源，仅能使用父硬件分配的有限资源，使得虚拟硬件系统的应用范围较小。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个主要目的在于：提供一种虚拟硬件系统，能够高速执行指令。

本发明的另一个主要目的在于：提供一种基于虚拟硬件系统的指令执行方法，能够基于虚拟硬件高速执行指令。

根据上述的一个主要目的，本发明提供了一种虚拟硬件系统，包括：父硬件和虚拟硬件，其中，

父硬件，从虚拟硬件中读取指令数据，运行读取的指令数据对应的处理流程；向虚拟硬件发送处理结果；

虚拟硬件，用于存储与预先约定的指令具有映射关系的指令数据；接收来自所述父硬件的处理结果。

所述父硬件包括：主控单元、主用指令存储单元和资源调用单元，其中，

主控单元，用于接收来自主用指令存储单元的所述父硬件的指令，从虚拟硬件中读取指令数据，将读取到的指令数据转化为父硬件能够执行的指令；根据转化后的指令，从虚拟硬件中读取该指令对应的运算变量；当转化后的指令为外部调用指令时，通过系统调用接口调用资源调用单元中的内部资源，所述系统调用接口为各种特殊指令与内部资源之间的映射关系表；利用读取到的运算变量，运行来自资源调用单元的内部资源，并将得到的处理结果发送到虚拟硬件；

主用指令存储单元，用于存储所述父硬件的指令，并在系统上电时，将指令提供给主控单元；

资源调用单元，用于存储内部资源，并通过系统调用接口提供给主控单元。

所述主控单元进一步用于，当所述转化后的指令为普通指令时，执行普通指令，并将普通指令的处理结果发送给所述虚拟硬件。

所述系统进一步包括：主用数据存储单元，用于存储父硬件的所有指令对应的运算变量，并提供给主控单元；

主控单元进一步用于将每一条指令对应的运算中间值发送给主用数据存储单元，并在运行下一条指令时，根据该指令从主用数据存储单元中读取运算中间值。