intel8086軟件仿真器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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1、Intel8086軟件仿真器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本文由bear8899貢獻(xiàn)pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。?50?系　　　　　統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)1996年9月Intel8086軟件仿真器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)北京計(jì)算機(jī)應(yīng)用和仿真技術(shù)研究所,100854　賀紅衛(wèi)摘　　要本文以軟件仿真系統(tǒng)在航天、航空及其它領(lǐng)域的實(shí)際需求為背景,介紹了嵌入式軟件仿真系統(tǒng)的工作原理,對(duì)其中一種層次化的軟件仿真器模型進(jìn)行了描述,并討論了該模型在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中遇到的一些關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題。關(guān)鍵詞　嵌入式系統(tǒng)　軟件仿真器　建模引　言目前,以嵌

2、入式微處理器為核心的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。特別是集中了高、精、尖技術(shù)的航天控制領(lǐng)域更是如此。因而,迫切需要一整套完備的手段來(lái)支持嵌入式軟件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作。lator)為核心。這類(lèi)開(kāi)發(fā)手段存在以下缺陷:制無(wú)法并發(fā)進(jìn)行。往往是軟件研制滯后于硬件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的過(guò)程。開(kāi)發(fā)效率,也無(wú)法滿(mǎn)足航天系統(tǒng)軟件所要求的高質(zhì)量與高可靠性。的是要提高技術(shù)人員對(duì)系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)和調(diào)試效率,對(duì)嵌入式軟件的分析設(shè)計(jì)、編碼　調(diào)試、測(cè)試分析、可靠性評(píng)估和維護(hù)等各階段提供強(qiáng)有力的支持,從根本上保證軟件的質(zhì)量,提高嵌入式軟件的可靠性與安全性。嵌入式軟件全過(guò)

3、程支持環(huán)境是以軟件仿真器為核心。軟件仿真器是用軟件的手段對(duì)運(yùn)行嵌入式應(yīng)用而,可以在沒(méi)有真實(shí)硬件環(huán)境的情況下,實(shí)現(xiàn)程序的仿真運(yùn)行。軟件仿真器技術(shù)的引入,有著它存在的價(jià)值:程序所需的特定硬件環(huán)境(包括CPU芯片,內(nèi)存及其它外圍硬件設(shè)備)及其活動(dòng)進(jìn)行描述(仿真)。進(jìn)發(fā)。它完全脫離具體的硬件限制,提高了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)效率,相對(duì)減少了一些不必要的額外開(kāi)銷(xiāo)。態(tài)。本文收稿日期:1995-10-31當(dāng)前國(guó)內(nèi)常用的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)大多基于在線(xiàn)仿真的原理,以在線(xiàn)仿真器ICE(InCircuitEmm2(1)在嵌入式硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)之前,應(yīng)用軟件無(wú)法進(jìn)行開(kāi)發(fā)調(diào)

4、試工作。即嵌入式軟件、硬件系統(tǒng)的研(2)嵌入式系統(tǒng)在軟、硬件綜合調(diào)試中,軟件和硬件的錯(cuò)誤難以分離,難以定位。(3)缺乏有效的測(cè)試手段,特別是基于白盒測(cè)試原理的測(cè)試技術(shù)難以實(shí)施。(4)對(duì)于嵌入式軟件質(zhì)量與可靠性的評(píng)估缺乏量化手段。由于客觀(guān)上存在著這些不可克服的缺陷,尚用舊有的技術(shù),而無(wú)新技術(shù)的引入,將直接影響軟件的在此背景下,為了支持航天系統(tǒng)軟件研制的工作,而開(kāi)發(fā)了嵌入式軟件全過(guò)程支持環(huán)境。開(kāi)發(fā)的目(1)在宿主機(jī)上即能仿真目標(biāo)機(jī)(嵌入式計(jì)算機(jī))環(huán)境的軟、硬件特性,支持嵌入式應(yīng)用程序的開(kāi)(2)可以對(duì)整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。輔助

5、硬件、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)論證工作的完成。(3)便于工程技術(shù)人員在對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試過(guò)程中,控制與分析應(yīng)用程序運(yùn)行及仿真環(huán)境的狀8卷3期賀紅衛(wèi)等:Intel8086軟件仿真器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)51?　　本文將以通用芯片Intel8086軟件仿真器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)為例,介紹一種結(jié)構(gòu)化仿真器的設(shè)計(jì)思想。采用結(jié)構(gòu)化方法研制仿真器的意義在于,使多種芯片仿真器的開(kāi)發(fā)過(guò)程具有相似性,提高開(kāi)發(fā)該類(lèi)軟件程序代碼的重用度和研制效率。11一個(gè)層次化結(jié)構(gòu)仿真器的設(shè)計(jì)置,即內(nèi)存、寄存器、I/O機(jī)制和中斷機(jī)制。序控制和處理器控制),包含133條基本指令。點(diǎn)。段得以再現(xiàn)。我們

6、通過(guò)研究8086芯片編程結(jié)構(gòu)和微機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu),確定了需要仿真的硬件環(huán)境配尋址和基地址加變址尋址),實(shí)現(xiàn)了六大類(lèi)的指令功能(即數(shù)據(jù)傳送、算數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、串操作、程由此可見(jiàn),8086指令系統(tǒng)內(nèi)容豐富有效,六種尋址方式加強(qiáng)了指令系統(tǒng)的靈活性。由于系統(tǒng)具有多種功能,指令類(lèi)型多,因而能處理多種類(lèi)型的數(shù)據(jù)和很強(qiáng)的尋址能力。這些成為8086芯片在飛行控制、工業(yè)控制和家電控制等實(shí)時(shí)嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用的優(yōu)勢(shì),也成為設(shè)計(jì)8086仿真器過(guò)程中的難111　需要仿真的硬件環(huán)境112　系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖在宿主機(jī)上要達(dá)到實(shí)現(xiàn)仿真目標(biāo)機(jī)功能的要求,就必

7、需使得目標(biāo)機(jī)的一些硬件及其活動(dòng)用軟件的手系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖,如圖1所示。圖1　系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖113　8086仿真器的總體結(jié)構(gòu)11311　8086指令系統(tǒng)概況8086指令系統(tǒng)支持六種尋址方式(即立即數(shù)尋址、直接尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、變址?52?系　　　　　統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)1996年9月持。這種分層式的結(jié)構(gòu)是針對(duì)于8086這類(lèi)CISC芯片指令系統(tǒng)的特點(diǎn)(即指令系統(tǒng)復(fù)雜,格式靈活多樣等)而開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的。這樣有利于仿真器自身故障的檢查,也有利于龐大指令系統(tǒng)的維護(hù)。每層的動(dòng)作對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)流圖中的處理邏輯。上層通過(guò)規(guī)范化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)同下層發(fā)生關(guān)系,

8、下層通過(guò)這種結(jié)構(gòu)為上層提供服務(wù)。仿真器各層間的接口具有標(biāo)準(zhǔn)化和透明性。操作的虛擬硬件是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)真實(shí)反映被仿真的硬件功能,而不依賴(lài)于具體實(shí)現(xiàn)時(shí)硬件的限制,可以嵌入到不同宿主機(jī)上的仿真系統(tǒng)中,從而保持了仿真器相對(duì)外部界面的獨(dú)立性。虛