Tiny x86 - Simulator procesorove architektury pro vyukove ucely

Abstract

Tato práce prezentuje tiny x86 architekturu a virtuální stroj, určené jako pomocný nástroj studentům k porozumění technikám kompilování a jejich dopad na výkon programu. V porovnání s již existujícími instrukčními sadami je tiny x86 jednodušší na použití, protože oproti binárnímu kódování nabízí aplikační rozhraní v jazyce C++ a nelimituje se na jeden návrh (jsou podporovány prvky CISC i RISC architektury). Prezentovaný virtuální stroj nabízí rozsáhle možnosti konfigurace, dovolující z(ne)výraznit různé návrhové prvky (počet registrů, odezvu paměti, trvání instrukcí atd.). Virtuální stroj je již nasazen v předmětu NI-GEN (generování kódu) na FIT ČVUT, kde jeho jednoduchost dovoluje studentům během semestru psát kompletní kompilátor.

This thesis presents tiny x86 architecture and virtual machine designed to help students understand various compiler techniques and their effect on the program performance. Compared to existing instruction set architectures, tiny x86 is simpler, easier to use as it comes with a C++ API as opposed to binary encodings and does not limit itself to single design principles (both CISC and RISC features are supported). The VM also offers extensive configuration options, allowing it to (de-)emphasize various architecture features (register pressure, memory latency, instruction timings, etc.). The VM is already used in the NI-GEN (Code Generation) course at FIT CTU, where its simplicity allows the students to write full compiler pipeline during the term.