ترجمه دودویی
در محاسبات ، ترجمه باینری نوعی ترکیب مجدد باینری است که در آن توالی دستورالعمل ها از یک مجموعه دستورالعمل منبع به مجموعه دستورالعمل های هدف ترجمه می شوند. در برخی موارد مانند شبیه سازی مجموعه دستورالعمل ها ، مجموعه دستورالعمل های هدف ممکن است همان مجموعه دستورالعمل های منبع باشد ، ویژگی های تست و اشکال زدایی مانند ردیابی دستورالعمل ها ، نقاط وقفه شرطی و تشخیص نقاط hotspot را ارائه می دهد.
ترجمه باینری دارای دو دسته بندی استاتیک و پویا میباشد. ترجمه را می توان در سخت افزار یا در نرمافزار انجام داد.
انگیزه
هدف ترجمه باینری عدم وجود باینری برای یک پلتفرم هدف ، کمبود کد منبع برای کامپایل برای سیستم عامل هدف یا در غیر این صورت مشکل در تهیه منبع برای سیستم عامل هدف میباشد.
باینری هایی که بصورت ایستا مجدداً کامپایل شده اند، به دلیل اینکه سربار تقلید از بین می رود بالقوه سریعتر از باینرهای شبیه سازی شده مربوطه اجرا می شوند. این شبیه تفاوت عملکرد بین برنامه های تفسیر شده و کامپایل شده به طور کلی است.
ترجمه باینری استاتیک
یک مترجم با استفاده از ترجمه باینری ایستا قصد دارد تمام کدهای یک فایل اجرایی را به کدی تبدیل کند که بر روی معماری هدف اجرا می شود بدون اینکه لازم باشد ابتدا کد را اجرا کند ، همانطور که در ترجمه باینری پویا انجام می شود. انجام این کار بسیار دشوار است ، زیرا همه کدها توسط مترجم کشف نمیشوند. به عنوان مثال ، بعضی از قسمتهای اجرایی فقط از طریق شاخه های غیرمستقیم قابل دسترسی هستند که ارزش آنها فقط در زمان اجرا مشخص است.
یک مترجم باینری استاتیک از superoptimizer روزنه تکنولوژی جهانی (توسعه یافته توسط Sorav Bansal ، و الکس آیکن از دانشگاه استنفورد ) برای انجام یک ترجمه کارآمد بین احتمالاً بسیاری از منابع جفت مبدأ و مقصد، با هزینه های توسعه، بطور قابل توجهی کم و کارایی بالا از باینری هدف استفاده میکند. در آزمایش های ترجمه PowerPC به x86 ، برخی از باینری ها حتی از نسخه های بومی عملکرد بهتری دارند اما به طور متوسط با دو سوم سرعت بومی کار می کنند.
نمونه هایی برای ترجمه های باینری استاتیک
هانیول برنامه ای تحت عنوان Liberator را برای سری 200 رایانه هانیول ارائه داد. این برنامه می تواند برنامه هایی را برای سری کامپیوترهای IBM 1400 به برنامه های سری Honeywell 200 ترجمه کند.
در سال 2014 ، یک نسخه معماری ARM از بازی ویدیویی StarCraft 1998 با تلفیق ایستا و مهندسی معکوس اضافی نسخه اصلی x86 تولید شد . جامعه دستی پاندورا قادر بود ابزارهای مورد نیاز به تنهایی توسعه دهد و چندین بار با موفقیت به چنین ترجمه هایی دست یابد.
به عنوان مثال ، یک ترکیب مجدد استاتیک x86 به x64 موفقیت آمیز برای ژنراتور رویه ای بازی ویدیویی Cube World در سال 2014 تولید شد.
مثال دیگر ، نسخه کاملاً آماری NES -to- x86 از بازی ویدیویی Super Mario Bros است که با استفاده از LLVM در سال 2013 تولید شده است.
در سال 2004 اسکات الیوت و فیلیپ آر. هاچینسون در نینتندو ابزاری را برای تولید کد "C" از باینری Game Boy تولید کردند که می تواند برای یک پلتفرم جدید کامپیوتر شود و با استفاده از کتابخانه سخت افزاری برای استفاده در سیستم های سرگرمی خطوط هوایی پیوند یابد.
در سال 1995 نورمن رمزی در تحقیقات ارتباطات بل و مری اف. فرناندز در گروه علوم کامپیوتر ، دانشگاه پرینستون جعبه ابزار ماشین-کد نیوجرسی را ایجاد کرد که دارای ابزارهای اساسی برای ترجمه استاتیک مونتاژ بود.
ترجمه باینری پویا
ترجمه باینری پویا (DBT) توالی کوتاهی از کد را مشاهده می کند - که معمولاً به ترتیب یک بلوک اساسی است - سپس آن را ترجمه کرده و توالی حاصل را در حافظه پنهان می کند. کد فقط در صورت کشف و در صورت امکان ترجمه می شود و دستورالعمل های شاخه برای اشاره به کد ترجمه شده و ذخیره شده ( یادداشت سازی ) ساخته می شوند.
ترجمه باینری پویا با شبیه سازی ساده (حذف حلقه اصلی خواندن-رمزگشایی-اجرا-شبیه ساز - یک گلوگاه اصلی عملکرد) متفاوت است ، هزینه های این کار را با هزینه زیاد در طول زمان ترجمه پرداخت می کند.
مترجمان پویاتر پیشرفته از ترکیب مجدد پویا استفاده می کنند که کد ترجمه شده برای استفاده از تعداد زیادی بار اجرا شده و این قسمت ها به صورت تهاجمی بهینه می شوند. این تکنیک یادآور کامپایلر JIT و در واقع چنین کامپایلرهایی است (به عنوان مثال از فناوری HotSpot Sun می توان به عنوان مترجم های پویا از یک مجموعه دستورالعمل مجازی ( کد بایت ) به یک دستورالعمل واقعی دیدن کرد.
نمونه هایی از ترجمه های باینری پویا در نرمافزار
- اپل کامپیوتر یک شبیه ساز ترجمه پویا برای کد M68K را در خط PowerPC خود از Macintoshes پیاده سازی کرد که به سطح بالایی از قابلیت اطمینان ، عملکرد و سازگاری دست یافت (به شبیه ساز Mac 68K مراجعه کنید ). این به اپل این امکان را می داد که دستگاه ها را فقط با یک سیستم عامل تا حدودی بومی به بازار بیاورد و کاربران نهایی می توانند از معماری سریعتر و جدید استفاده کنند بدون اینکه سرمایه گذاری خود را در زمینه نرمافزار به خطر بیندازند. تا حدودی به این دلیل که شبیه ساز بسیار موفق بود ، بسیاری از قسمتهای سیستم عامل شبیه سازی شدند. انتقال کامل به سیستم عامل بومی (OS) PowerPC تا زمان انتشار Mac OS X (10.0) در سال 2001 انجام نشد. (محیط زمان اجرا " Classic " Mac OS X همچنان این قابلیت شبیه سازی را در MacP PowerPC تا Mac OS X 10.5 ارائه می دهد . )
- Mac OS X 10.4.4 برای مکینتاش مبتنی بر اینتل ، لایه ترجمه دینامیک Rosetta را برای سهولت انتقال اپل از سخت افزار مبتنی بر PPC به x86 معرفی کرد. نرمافزار Rosetta که توسط شرکت Transitive Corporation برای اپل توسعه یافته است ، پیاده سازی راه حل QuickTransit Transitive است.
- QuickTransit در طول عمر محصول خود همچنین از پشتیبانی SPARC → x86 ، x86 → PowerPC و MIPS IPS Itanium 2 پشتیبانی می کند.
- DEC با کمک ابزارهای ترجمه خود به موفقیت مشابهی دست یافت تا به کاربران در مهاجرت از معماری CISC VAX به معماری Alpha RISC کمک کند .
- HP ARIES (ترجمه مجدد خودکار و شبیه سازی محیط مجتمع) یک نرمافزار سیستم ترجمه باینری پویا است که ترکیبی از تفسیر سریع کد با ترجمه پویا دو فاز برای اجرای شفاف و دقیق برنامه های HP 9000 HP-UX در HP-UX 11i برای HPE است سرورهای یکپارچگی مفسر سریع ARIES مجموعه کاملی از دستورالعمل های PA-RISC غیرمجاز را بدون دخالت کاربر تقلید می کند. در حین تفسیر ، الگوی اجرای برنامه را کنترل می کند و فقط کدهای اغلب اجرا شده را در زمان اجرا به کد بومی ایتانیوم ترجمه می کند. ARIES ترجمه پویا دو فازی را پیاده سازی می کند ، تکنیکی که در آن کد ترجمه شده در مرحله اول اطلاعات پروفایل زمان اجرا را که هنگام ترجمه فاز دوم برای بهینه سازی بیشتر کد ترجمه شده استفاده می کند ، جمع آوری می کند. ARIES کد ترجمه شده به صورت پویا را در بافر حافظه بنام cache کد ذخیره می کند. ارجاعات بیشتر به بلوک های اساسی ترجمه شده مستقیماً در حافظه پنهان کد اجرا می شوند و نیازی به تفسیر یا ترجمه اضافی ندارند. اهداف بلوک های کد ترجمه شده دوباره وصله می شوند تا اطمینان حاصل شود که اجرای آن در حافظه پنهان کد بیشتر اوقات انجام می شود. در پایان شبیه سازی ، ARIES تمام کد ترجمه شده را بدون تغییر در برنامه اصلی دور می اندازد. موتور شبیه سازی ARIES همچنین محیط شبیه سازی را اجرا می کند که مکالمات سیستمی ، تحویل سیگنال ، مدیریت استثنا ، مدیریت رشته ها ، شبیه سازی HP GDB برای اشکال زدایی و ایجاد پرونده هسته ای برنامه HP 9000 HP-UX را شبیه سازی می کند.
- DEC مترجم باینری FX! 32 را برای تبدیل برنامه های x86 به برنامه های آلفا ایجاد کرد.
- نرمافزار Sun Microsystems ' Wabi شامل ترجمه پویا از x86 به دستورالعمل های SPARC بود.
- در ژانویه 2000 ، شرکت Transmeta یک طرح پردازنده جدید به نام Crusoe را اعلام کرد. از س FAالات متداول در وب سایت خود ،
The smart microprocessor consists of a hardware VLIW core as its engine and a software layer called Code Morphing software. The Code Morphing software acts as a shell […] morphing or translating x86 instructions to native Crusoe instructions. In addition, the Code Morphing software contains a dynamic compiler and code optimizer […] The result is increased performance at the least amount of power. […] [This] allows Transmeta to evolve the VLIW hardware and Code Morphing software separately without affecting the huge base of software applications.
- اینتل شرکت توسعه و اجرا IA-32 اجرای لایه - مترجم باینری پویا طراحی شده برای پشتیبانی IA-32 برنامه های کاربردی در ایتانیوم سیستم مبتنی بر، که در نظر گرفته شد مایکروسافت ویندوز سرور برای ایتانیوم معماری، و همچنین در چندین طعم لینوکس ، از جمله کلاه قرمزی و سوسه . به برنامه های IA-32 اجازه می داد تا سریعتر از حالت بومی IA-32 در پردازنده های Itanium کار کنند.
- Dolphin (شبیه ساز GameCube / Wii ) مجدداً کامپایل JIT کد PowerPC را به x86 و AArch64 انجام می دهد.
نمونه هایی برای ترجمه باینری پویا در سخت افزار
- پردازنده های x86 اینتل از زمانی که Pentium Pro دستورالعمل های پیچیده CISC x86 را به عملکردهای داخلی بیشتر شبیه RISC ترجمه می کند .
- Nvidia Tegra K1 Denver دستورالعمل های ARM را از طریق رمزگشای سخت افزاری کند به دستورالعمل های میکرو کد اصلی خود ترجمه می کند و از یک مترجم باینری نرمافزار برای کد گرم استفاده می کند.
جستارهای وابسته
- بهینه سازی دودویی
- ترکیب مجدد دودویی
- تلفیق مجدد پویا
- تدوین به موقع
- شبیه ساز مجموعه دستورالعمل ها
- شبیه ساز
- ماشین مجازی
- مقایسه نرمافزار مجازی سازی پلتفرم
- خاطره سایه
منابع
<references group="" responsive="1">
- ↑ Steinlechner, Peter (March 10, 2014). "Starcraft für ARM-Handheld kompiliert" (به آلمانی). golem.de. Retrieved March 25, 2014.
- ↑ notaz (March 4, 2014). "StarCraft". repo.openpandora.org. Retrieved March 26, 2014.
- ↑ notaz (2014-03-01). "ia32rtools/". GitHub. Retrieved 2015-01-09.
- ↑ notaz (March 4, 2014). "Starcraft". openpandora.org. Retrieved March 29, 2014.
The "no source, no port" rule is not completely true, you can get something similar (but not the same) as a port through static recompilation. Similar stuff was done several times by M-HT for some DOS games. The game was also converted for Android with somewhat similar approach.
- ↑ M-HT. "Warcraft: Orcs & Humans". repo.openpandora.org.
- ↑ Kærlev, Mathias (2014-04-14). "Practical and Portable X86 Recompilation". Retrieved 2014-08-08.
but then the idea of somehow using the original x86 machine code presented itself. However, for our open server, we need to support x86-64 as well, and in that case, we absolutely need emulation or recompilation. […] Static recompilation to assembler seemed like a much better option, but to keep it portable, we would need to write backends for x86, x86-64, and possibly ARM/PowerPC.
- ↑ Kelley, Andrew (2013-07-07). "Statically Recompiling NES Games into Native Executables with LLVM and Go". Retrieved 2013-08-08.
This article presents original research regarding the possibility of statically disassembling and recompiling Nintendo Entertainment System games into native executables.
- ↑ [۱], "System and method for trans-compiling video games"
- ↑ "The New Jersey Machine-Code Toolkit". Proceeding TCON'95 Proceedings of the USENIX 1995 Technical Conference Proceedings. USENIX Association Berkeley, CA, USA: 24. 1995.
- ↑ "HP ARIES Dynamic Binary Translator". HP. Retrieved 2015-01-09.
- ↑ Stokes, Jon. "Transmeta Crusoe Explored". Ars Technica. Retrieved 2015-01-09.
- ↑ Hughes, Rob (January 20, 2000). "Transmeta's Crusoe Microprocessor". geek.com. Archived from the original on September 27, 2007.
- ↑ "Transmeta Crusoe Processor Frequently Asked Questions FAQ". Transmeta. 2007. Archived from the original on 2007-01-10.
- ↑