[发明专利]针对SSE2指令的二进制浮点翻译方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种动态二进制翻译技术领域的方法，具体是一种针对SSE2 指令的二进制浮点翻译方法。

背景技术

动态二进制翻译技术是当前计算机领域的一个重要研究方向，是一种可以直 接将二进制可执行文件翻译的技术，从而解决软件移植的问题。一般来说，不同 的处理器支持不同的指令集体系结构(ISA)，譬如Intel x86，MIPS，POWERPC 等多种体系结构。针对某个结构开发的应用程序无法运行在另一个体系结构上， 这样限制了软件的应用和推广。如果采用硬件技术，即在处理器上增加相应的单 元与其他处理器兼容，在增加功耗的同时大大降低了效率；而如果采用二进制这 种软件翻译技术，可以在兼容软件的同时，保持硬件结构的稳定，扩大了软硬件 的适用范围。

浮点数是计算机近似地表示任意某个实数，这种表示方法类似于基数为10 的科学计数法。浮点计算是指浮点数参与的运算，这种运算通常伴随着因为无法 精确表示而进行的近似或舍入。具有强大浮点运算功能的CPU，可以使电脑运算 更加精确、电脑图像更加逼真生动。与相同位数的整数相比，浮点数的表示范围 更广，精度更高。可以说，浮点运算能力是关系到CPU的多媒体，3D图形处理的 一个重要指标。因此，在动态二进制翻译领域，出于功能和性能考虑，需要对浮 点指令进行有效正确的翻译，实现某体系架构下的浮点指令集运行于另一个不同 体系架构平台上。

SSE(Streaming SIMD Extensions)是英特尔针对浮点指令在其IA32架构的计 算机芯片Pentium III中引入的指令集，是MMx的超集。AMD后来在Athlon xP中加 入了对这个指令集的支持。这个指令集增加了对8个128位寄存器xMM0-xMM7的支 持，每个寄存器可以存储4个单精度浮点数。使用这些寄存器的程序必须使用 FxSAVE和FxRSTR指令来保持和恢复状态。在SSE指令集的基础上，SSE2(Streaming  SIMD Extensions 2)使用了144个新增指令，扩展了MMx技术和SSE技术，这些指 令提高了广大应用程序的运行性能。随MMx技术引进的SIMD整数指令从64位扩展 到了128位，使SIMD整数类型操作的有效执行率成倍提高。双倍精度浮点SIMD 指令允许以SIMD格式同时执行两个浮点操作，提供双倍精度操作支持有助于加 速内容创建、财务、工程和科学应用。除SSE2指令之外，最初的SSE指令也得到 增强，通过支持多种数据类型(例如，双字和四字)的算术运算，支持灵活并且动 态范围更广的计算功能。SSE2指令可让软件开发员更加灵活地实施方法，并在运 行诸如MPEG-2、MP3、3D图形等之类的软件时增强性能。Intel是从Willamette 核心的Pentium 4开始支持SSE2指令集的，而AMD则是从K8架构的SledgeHammer 核心的Opteron开始才支持SSE2指令集的。

x86是现今最为常见的PC机体系结构，因此让其他通用体系结构(例如MIPS， POWERPC，ARM等)的应用程序运行在x86结构上具有很强的应用性。其中浮点处 理是应用程序的一个重要部分。在x86机器上，通常使用x87指令进行浮点运算， x87指令使用的寄存器以栈的形式组织。

经对现有文献检索发现，美国专利号为：712222，名称为：HANDLING FLOATING  POINT OPERATIONS(浮点指令的操作)，该技术的动态二进制翻译系统中，X86 结构的浮点指令处理普遍使用x87FPU指令，数据从内存中压入push进栈，通过 pop指令弹栈返回内存。与浮点操作相关的指令将两个源操作数统一从栈内弹出， 进行操作，得到的结果压入栈顶。这种方式有着指令丰富的优点，但是浮点寄存 器的栈式组织形式给寄存器的操作带来很大的不便，给编程人员带来了很大挑 战。