接下来,就是要实现一个虚拟机了。记得编码高质量的代码中有一条:不要过早地优化你的代码。所以,也本着循序渐进的原则,我将从实现一个解释器开始,逐步过渡到JIT动态编译器,这样的演化可以使原理看起来更清晰。

解释器的原理很简单,就是一条指令一条指令的解释并执行。具体流程分为:取出指令-解码指令-执行-返回主流程。这样形成一个无限循环,如下图所示:

这里的主流程就是上篇定义的程序rom.bin。但rom.bin不能直接运行,需要一个解释器来包裹它,来解释执行。解释器放在一个无限循环中,使得主流程无限运行不停止:

void loop()
{
    for(;;)
    {
    Interpreter(&CPUREG);          
    }
}

这样,整个虚拟机的运行可以定义为:

memInit();         //初始化内存
ResetCPU(&CPUREG); //初始化CPU
loadROM();         //加载rom.bin
loop();            //执行主流程
memFree();         //释放内存

接下来需要做的就是取出指令送入解释器了。为此需要定义读写内存的函数memGet和memSet:

void memSet(unsigned int, unsigned char);
 
unsigned char memGet(unsigned int);
 
void memSet(unsigned int addr, unsigned char data)
{
    char Str_Err[256];
 
    if(addr>64)
    {
      sprintf(Str_Err, "MEM: invalid mem write: 0x%8x", addr);
      MessageBox(NULL, Str_Err, "Warning", MB_OK);
    }
    else
    {
      RAM[addr & 0xff]=data;
    }
 
}
 
unsigned char memGet(unsigned int addr)
{
    char Str_Err[256];
    unsigned char val = 0;
 
    if(addr>64)
    {
      sprintf(Str_Err, "MEM: invalid mem read: 0x%8x", addr);
      MessageBox(NULL, Str_Err, "Warning", MB_OK);
    }
    else
    {
        val=RAM[addr & 0xff];
    }
 
    return val;
}

读写均为一个字节。由于上篇定义的CPU寻址范围只有64字节大小,所以超过64字节就要给出错误提示。

然后需要为每一个CPU指令机器码实现一个解码执行函数:

void nop(REG*);
void mov(REG*);
void add(REG*);
void cmp(REG*);
void jmp(REG*);
void jcp(REG*);
 
void nop(REG* cpuREG)
{
 
    cpuREG->R_PC++;
 
    sprintf("NOP\n");
 
}
 
void mov(REG* cpuREG)
{
 
    memSet(cpuREG->R_PC+1, memGet(cpuREG->R_PC+2));
 
    sprintf("MOV [0x%4x], [0x%4x]\n", cpuREG->R_PC+1, cpuREG->R_PC+2);
 
    cpuREG->R_PC+=3;
}
 
void add(REG* cpuREG)
{
 
    memSet(cpuREG->R_PC+1, memGet(cpuREG->R_PC+1)+memGet(cpuREG->R_PC+2));
 
    sprintf("ADD [0x%4x], [0x%4x]\n", cpuREG->R_PC+1, cpuREG->R_PC+2);
 
    cpuREG->R_PC+=3;
}
 
void cmp(REG* cpuREG)
{
 
    if((memGet(cpuREG->R_PC+1)-memGet(cpuREG->R_PC+2)) < 0)
    {
        cpuREG->R_CMP=0;
    }
    else
    {
        cpuREG->R_CMP=1;
    }
 
    sprintf("CMP [0x%4x], [0x%4x]\n", cpuREG->R_PC+1, cpuREG->R_PC+2);
    cpuREG->R_PC+=3;
}
 
void jmp(REG* cpuREG)
{
 
    sprintf("JMP [0x%4x] \n", cpuREG->R_PC+1);
 
    cpuREG->R_PC=memGet(cpuREG->R_PC+1);
}
 
void jcp(REG* cpuREG)
{
 
    sprintf("JCP [0x%4x], [0x%4x]\n", cpuREG->R_PC+1, cpuREG->R_PC+2);
 
    if(cpuREG->R_CMP==0)
    {
        cpuREG->R_PC=memGet(cpuREG->R_PC+1);
    }
    else
    {
        cpuREG->R_PC=memGet(cpuREG->R_PC+2);
    }
     
}

这里最重要的是要小心处理PC寄存器。一开始CPU初始化的时候,PC寄存器是设为0的,而自定义的rom.bin也是从0地址开始执行的。如果你虚拟的CPU不是从0地址开始执行,那么在CPU初始化的时候就要把PC寄存器设为相应的开始地址。另外每一条指令可能涉及的地址数不相同,那么PC寄存器的变动也要不同。最后,跳转指令也可能要根据比较寄存器的内容来改变PC寄存器。

做了如上的准备之后就可以实现解释器了。这里用switch-case结构来决定哪条指令被执行。为了简单起见,用了一个函数指针来执行解码函数:

void (*func)(REG*);
 
//Interpreter
void Interpreter(REG* cpuREG)
{
    char Str_Err[256];
 
    switch(memGet(cpuREG->R_PC))
    {
    case 0:
        func=nop;
        break;
    case 1:
        func=mov;
        break;
    case 2:
        func=add;
        break;
    case 3:
        func=cmp;
        break;
    case 4:
        func=jmp;
        break;
    case 5:
        func=jcp;
        break;
    default:
        sprintf(Str_Err, "Unhandled Opcode (0x%4x) at [0x%4x]", memGet(cpuREG->R_PC), cpuREG->R_PC);
        MessageBox(NULL, Str_Err, "Warning", MB_OK);
        return;
 
    }
 
    func(cpuREG);
 
}

首先从内存中取出数据,根据机器码来决定执行解码函数,最后执行。执行结果如下:

 
 

JIT动态编译器的原理与实现之Interpreter3的更多相关文章

  1. JIT动态编译器的原理与实现之Interpreter(解释器)的实现(三)

    接下来,就是要实现一个虚拟机了.记得编码高质量的代码中有一条:不要过早地优化你的代码.所以,也本着循序渐进的原则,我将从实现一个解释器开始,逐步过渡到JIT动态编译器,这样的演化可以使原理看起来更清晰 ...

  2. gcc/g++等编译器 编译原理: 预处理,编译,汇编,链接各步骤详解

    摘自http://blog.csdn.net/elfprincexu/article/details/45043971 gcc/g++等编译器 编译原理: 预处理,编译,汇编,链接各步骤详解 C和C+ ...

  3. java9新特性-21-java的动态编译器

    1. 官方Feature 243: Java-Level JVM Compiler Interface 295: Ahead-of-Time Compilation 2. 产生背景 Oracle 一直 ...

  4. Java动态编译技术原理

    这里介绍Java动态编译技术原理! 编译,一般来说就是将源代码转换成机器码的过程,比如在C语言中中,将C语言源代码编译成a.out,,但是在Java中的理解可能有点不同,编译指的是将java 源代码转 ...

  5. Java 动态调试技术原理及实践

    本文转载自Java 动态调试技术原理及实践 导语 断点调试是我们最常使用的调试手段,它可以获取到方法执行过程中的变量信息,并可以观察到方法的执行路径.但断点调试会在断点位置停顿,使得整个应用停止响应. ...

  6. Android JIT实时编译器的设置

    在Android  JIT实时编译是在Android 2.2之后才引入的,JIT编译器可以显著的提高机器的性能,经过测试,android 2.2的性能较android 2.1提高了 2-5倍.JIT提 ...

  7. java高级---->Java动态代理的原理

    Java动态代理机制的出现,使得 Java 开发人员不用手工编写代理类,只要简单地指定一组接口及委托类对象,便能动态地获得代理类.代理类会负责将所有的方法调用分派到委托对象上反射执行,在分派执行的过程 ...

  8. Cglib动态代理实现原理

    Cglib动态代理实现方式 我们先通过一个demo看一下Cglib是如何实现动态代理的. 首先定义个服务类,有两个方法并且其中一个方法用final来修饰. public class PersonSer ...

  9. RxJava RxPermissions 动态权限 简介 原理 案例 MD

    Markdown版本笔记 我的GitHub首页 我的博客 我的微信 我的邮箱 MyAndroidBlogs baiqiantao baiqiantao bqt20094 baiqiantao@sina ...

随机推荐

  1. 小结php中几种网页跳转

    1.使用网页中<a href=.....></a>实现跳转: 2.<form action="php_request2.php" method=&qu ...

  2. CentOs Linux 常见命令

    整理一些常用的命令(持续更新): 查看端口是否开启: netstat -an | grep prot (查看是否打开23端口) |:通道的意思,grep是指查看当前字符所在的行 LINUX通过下面的命 ...

  3. 第1章1节《MonkeyRunner源码剖析》概述:前言(原创)

    天地会珠海分舵注:本来这一系列是准备出一本书的,详情请见早前博文“寻求合作伙伴编写<深入理解 MonkeyRunner>书籍“.但因为诸多原因,没有如愿.所以这里把草稿分享出来,所以错误在 ...

  4. 安卓CTS官方文档之兼容性方案概览

    兼容性方案概览 安卓的兼容性方案让安卓手机生产商能够很容易就开发中可兼容的安卓设备(天地会珠海分舵注:可兼容什么呢?就是可以兼容标准google提供的安卓系统可以支持的功能,以防手机生产商把开源的安卓 ...

  5. VBS学习日记(一个) 开始了解

    Vbs 一个 Windows 脚本,其代表 :Microsoft Visual Basic Script Editon.( 微软可视化BASIC 脚本版),VBS 是 Visual Basic 的的一 ...

  6. jQuery EasyUI API - Grid - DataGrid [原创汉化官方API]

    最近在学习jQuery EasyUI,发现中文的文档好少,部分文档不错但它是鸟语的,为了大家也为了自己学习吧,汉化做一下笔记. 有没有说清楚的,或者翻译不正确的地方还请大家谅解指出.. 由于工作时间原 ...

  7. OpenSUSE 13.2使用VPN(PPTP)

    新年开始,有时查询个资料或是下个软件包并不是那么愉快,决定使用付费VPN,他们使用的是用户名及密码的验证方式 在网上找到了一个教程,挺详尽的,如果想按照步骤能使用即可的原则,跟着我一起设置,想了解更多 ...

  8. 解决Ubuntu Adobe Reader 菜单栏空白

    sudo gedit /usr/local/share/applications/AdobeReader.desktop将  ”Exec=acroread“ 用 ”Exec=env UBUNTU_ME ...

  9. 安装Windows2003操作系统 - 初学者系列 - 学习者系列文章

    Windows 2003是一款经典的服务器操作系统.以前笔者工作的时候就是用的这款操作系统来进行编程的.下面就对该操作系统的安装进行介绍(部分步骤参见XP的安装http://www.cnblogs.c ...

  10. [tarjan] hdu 3836 Equivalent Sets

    主题链接: http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php? pid=3836 Equivalent Sets Time Limit: 12000/4000 MS (Jav ...