3. Die Code-Morphing-Software - TU Bergakademie Freiberg

4. Hardwareunterstützung für Code Morphing Software
4.1 Ausnahmebehandlung
In einem herkömmlichen Prozessor erfolgt die Ausnahmebehandlung durch Hardwaremechanismen. Diese ermöglichen
es, Befehlsketten rückgängig zu machen und somit wieder einen gültigen Zustand im Prozessor herzustellen.
Der Crusoe Prozessor verwendet zur Ausnahmebehandlung zwei Registersätze, welche bereits im Kapitel 2 erwähnt
wurden. Man spricht von der sogenannten „Working Copy“ und von der „Shadow Copy“.
Werden Atome ausgeführt, so wird stets die Working Copy verändert. Wird ein Codeblock vollständig ausgeführt, ohne
dass eine Ausnahme aufgetreten ist, so wird im ersten Molekül des folgenden Codeblocks das Commit Flag auf wahr
gesetzt. Dies bewirkt eine Übertragung aller Werte aus der Working Copy in die Shadow Copy. Es wird also der letzte
gültige Zustand des Prozessors gespeichert.
Die Übertragung zwischen den Registern läuft dabei nahezu ohne Zeitverlust ab.
Tritt während der Ausführung eine Exception auf, so sorgt ein Rollback Befehl für das Wiederherstellen der letzten
gültigen Sicherheitskopie. Es werden also alle Werte der Shadow Copy in die Working Copy übertragen. Anschliessend
werden die Befehle des Codeblocks vom Interpreter In-Order ausgeführt. Dadurch kann die exakte Stelle der Exception
ermittelt werden.
Schwieriger ist es die Änderungen im Speicher zu verfolgen. Dafür ist der Gated Store Buffer zuständig. Sämtliche
Speicher-Operationen werden werden zunächst in ihm ausgeführt. Bei einem Commit werden die Werte in den
Hauptspeicher übertragen. Ein Rollback sorgt für das Leeren des Puffers.
Je nachdem wie häufig ein Fehler auftritt wird der Code entweder vom Interpreter übernommen oder er wird neu
übersetzt. Die Angaben beziehen sich auf [1], [3], [4].
4.2 Alias Hardware
Es ist klar, dass die Freiheit des Schedulers ausschlaggebend für die Performance des Prozessors ist. Je freier er die
Gruppierung der Atome vornehmen kann, umso schneller kann das Programm ausgeführt werden. Dabei ist es wichtig,
dass Speicheroperationen beim Vertauschen berücksichtigt werden. Allgemein ist es günstig load vor store Befehlen
auszuführen, da nachfolgende Operationen nicht auf die Operanden warten müssen. Sollte allerdings ein load ein
vorheriges store benötigen und diese Anweisungen vertauscht wurden sein, so muss dies bei der Ausführung bemerkt
werden. [1]
Hierfür ist die sogenannte Alias Hardware implementiert. Wird ein load Befehl vor einen store Befehl gesetzt, so wird er
durch load-and-protect ersetzt. Dabei wird die Adresse, von welcher geladen wird sowie die Größe des zu ladenden
Datenblocks im Alias-Buffer abgelegt. Der entsprechende store Befehl wird durch store-under-alias-mask ersetzt. Dieser
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