面向实际应用为嵌入式系统定制具有专用指令集的处理器,可以加快应用程序执行速度、提高设计效率,缩短上市时间。为了快速有效地根据市场需求定制专用指令集处理器,使其满足性能、芯片面积、上市时间和功耗等要求,需要在候选的指令集设计结构中进行设计空间搜索。在对每个候选设计进行评估分析时,都需要提供针对该设计方案的模拟器。每一次体系结构设计的改动,都必须重新构建模拟器。无法实现模拟器的快速生成,意味着设计空间搜索实际上将无法进行,这也是处理器定制流程的瓶颈所在。 传统模拟器设计中可被仿真的指令集是固定的,对目标处理器体系结构具有极大的依赖性,无法支持专用指令集处理器定制过程中的设计空间搜索。实现模拟器快速生成的关键在于模拟器是否可以在很大程度上适应不同体系结构的变化,即实现工具软件的可重定向性(Retargetable)。应用可重定向技术能大大降低指令集架构模拟器的再开发开销。从当前国际上的研究来看,基于语言的方法是实现软件开发工具可重定向化最为有效的途径。 结合描述语言的设计方法学研究,提出了一种基于体系结构描述语言(ADL)的可重定向模拟器快速生成方法,并针对嵌入式微处理器的特征和现有ADL语言的局限,定义了一种新的通用嵌入式处理器描述语言wk-ADL。wk-ADL可以同时描述处理器的指令集体系结构和微体系结构,建立处理器的抽象体系结构模型,支持模拟器、编译器等开发工具的重定向。利用可重定向模拟器快速生成方法,提出了一种针对现有专用指令集处理器“自顶向下”式正向设计流程的优化方案。该优化方案通过模拟评估环境的快速构建,将指令集体系结构的验证与优化在整个设计周期中提前,从而有效地指导设计者进行软硬件划分,缩短系统设计周期,简化设计复杂度。最后通过实验测试,验证了模拟器快速生成方法应用在专用指令集处理器定制中的正确性和有效性。