qemu源码分析之五-- TCG动态翻译技术

1. TCG简单介绍

TCG（Tiny Code Generator）最早被用于C编译器的后端。在TCG相关的代码中，target指的是我们通常说的host，这一点需要注意，并不是我们理解的被仿真的平台。

2. TCG动态翻译技术的几个概念

（1）与dyngen一样，TCG的“function”与qemu的TBs（Translated Block）相对应，即以分支跳转指令结束的代码段。

（2）TCG中有三种变量：temporary， local temporary， global。这三种变量有着不同的生命周期，temporary变量的声明周期是TBs，local temporary变量的声明周期是functions，global变量的声明周期是所有的functions，类似C语言的全局变量。temporary和local temporary变量通常在function内定义，global变量通常在function外定义。全局变量通常被映射到某个内存地址或某个固定的寄存器。

3. TCG operations

就像dyngen动态翻译技术中的micro-operations一样，TCG也采用中间表示的形式(TCG instructions)，TCG至中间表示支持的三种变量有两种数据类型：32 bit整型和64 bit整型。另外，指针类型被实现为整型的别名。

TCG指令有固定的形式：

TCG 操作码 输出变量域，输入变量域，常量域

比较特殊的是call指令，其后只跟一个变量，同时作为输出和输入变量域。

举个例子：

add_i32 t0, t1, t2 (t0 <- t1 + t2)

操作码 输出变量域 输入变量域 常量域（输入）

4. TCG是qemu的核心，主要实现了以下翻译流程：

guest binary instructions -> TCG IR -> host binary instructions TCG 定义了一组IR(intermediate representation),这些IR大致可以分为以下几类：

- Mov类操作: mov, movi, ...

- 逻辑操作: and, or, xor, shl, shr, ...

- 算术操作: add, sub, mul, div, ...

- 分支跳转操作: jmp, br, brcond

- 函数调用: call - 内存操作: ld, st

- QEMU的特殊操作: tb_exit, goto_tb, qemu_ld/qemu_st

这里仅对TCG中间表示做一下简单分类，至于每条TCG指令的具体用法，参见qemu源码tcg/readme。

5. TCG 动态翻译过程

前面也提到TCG主要实现以下翻译过程：

guest binary instructions -> TCG IR -> host binary instructions

在qemu源码中，target-ARCH/* 定义了如何将guest binary instructions 反汇编成 TCG IR，tcg/ARCH 定义了如何將 TCG IR 翻译成 host binary instructions。

在下一篇文章中，将会从qemu源码的角度详细分析x86-->x86平台的TCG动态翻译技术的执行过程。