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随着嵌入式应用领域日益扩展,在其中占有重要地位的系统虚拟技术也得到日新月益发展。PowerPC体系结构在嵌入式领域都有着卓越的表现和广泛的应用,但是不像基于X86体系的PC机,基于PowerPC体系的系统成本较高,所以针对于该体系的模拟系统的开发和研究是非常有必要的。因此,开发一个高性能的基于PowerPC体系结构的嵌入式开发平台是及其迫切的。 针对于嵌入式系统开发的PowerPC体系全系统模拟,即模拟基于PowerPC体系的计算系统的全部功能部件,包括CPU(指令集,中断与异常),I/O外设(串口,网卡,LCD显示),内存系统(MMU),使得操作系统不经任何修改便可以加载操作系统映像运行在该虚拟机上,从而在宿主机上实现对目标机系统的完全模拟,并且为嵌入式开发者提供便利的开发调试接口。 MMU的模拟在整个系统模拟中占有举足轻重的作用,通过在MMU的常规硬件模拟地址计算模块之上加入了一层目标机器逻辑地址和虚拟机运行环境的虚拟地址的映射缓存,减少访存操作过程中MMU的重复地址转换开销,最终可以使得MMU的虚拟地址转换速度得以增加。 由于是模拟单一的PowerPC体系结构,而其上运行的Linux操作系统访问页表,尤其是内核页表是一个相当频繁的过程。因此通过发掘PowerPC体系实现以及运行在其上的操作系统的各种特性与共性,采取虚拟机主动管理PPC-Linux内核页表的内存半虚拟化技术,通过截取操作系统对内核页表内存区域的读写操作,并将其进行缓冲队列管理,充分利用了时空局部性原理并且避免了相应内存区域MMU的地址翻译,提高虚拟机内存系统的性能,最终使整个系统的模拟效率大幅提高。 最后,通过与其它相同类型的商用系统模拟器进行性能比较,以及对具体评测数据的分析,表明基于上述虚拟技术的模拟系统实现的确具有较高性能。