Эмулятор процеccора с бинарной трансляцией в x86_64

Задание 1 курса обучения в МФТИ. Проект состоит из нескольких частей. На вход программа принимает текстовый файл с кодом, написанным на диалекте ассемблера, который придумал я. Далее этот код компилируется в бинарный файл, который затем передается для выполнения эмулятору процессора.
Также из этого бинарного файла можно получить RTE elf64-x86-64 файл для системы Linux.
Для этого в проекте есть модуль бинарной трансляции, который еще и ускоряет программу.

Модули

• asm.cpp - парсер файла на ассемблере. Принимает имя файла для компиляции как аргумент командной строки.
• DisAsm.cpp - диазассемблер используемого диалекта ассемблера.
• cpu.cpp - эмулятор процессора.
• translator_x86_64.cpp - бинарный транслятор из моего формата бинарных файлов в elf. Принимает режим трансляции (текстовый или бинарный) параметрами командной строки.

Компиляция и запуск

За компиляцию отвечает скрипт build.sh.
./build.sh [опция]

• -a - скомпилировать asm.cpp
• -d - скомпилировать DisAsm.cpp
• -c - скомпилировать cpu.cpp
• -b - скомпилировать бинарный транслятор
• -A - скомпилировать все

За запуск отвечает скрипт exec.sh.
./exec.sh [p1] [p2] [p3] [p4]

1. [p1] :

• -a - запустить asm.cpp
• -d - запустить DisAsm.cpp
• -c - запустить cpu.cpp
• -b - запустить бинарный транслятор
• -A - запустить все

2. [p2] : имя исходного файла на ассемблере / режим бинарной трансляции
3. [p3] : режим бинарной трансляции / имя файла вывода для бинарного транслятора
4. [p4] : имя файла вывода для бинарного транслятора / ---

Оптимизация за счет бинарной трансляции

Бинарная трансляция программы позволяет учкорить ее выполнение. Ниже приведены измерения времени работы для тестовой программы. Для исследования использовалась программа вычисляющая факториал пяти 100 000 раз.

чтоб не нести factorial (a)
вдоль ночных дорог
знаешь ли ты (a <= 1)
вдоль ночных дорог
не потеряй 1
не потеряй его и не сломай

не потеряй factorial (a - 1) * a
не потеряй его и не сломай

припев
вдоль ночных дорог
a теперь 5
i теперь 100000
res теперь 0
повторяю лишь (i > 0)
вдоль ночных дорог
res теперь factorial (a)
i теперь i - 1
не потеряй его и не сломай
сквозь слезы прошептала res
не потеряй его и не сломай

Код на языке высочайшего уровня MAKSIM. Ссылка на репозиторий проекта https://github.com/Dimanteo/MAKSIM_language.

Профилирование проводилось с помощью утилиты time
/usr/bin/time -p -a -o ProfileData.txt <executable>

Виртуальный процессор, уровень оптимизации -O0	Виртуальный процессор, уровень оптимизации -O3	Бинарная трансляция
0.38 сек	0.09 сек	0.04

Таким образом, бинарная трансляция программы, ускоряет ее в 9.5 раз.