像PTLsim这样的CAS模拟器如何实现x86硬件的周期精确模拟？

有人能告诉我CAS软件是如何工作的吗？如果既不知道每条指令使用了多少个周期，也不知道CPU分支预测逻辑，那么它们如何实现周期精度？还是所有的东西都可以通过NDA获得

我想，如果缓存被命中或丢失，它们可能会非常精确（也许我错了，但我认为预测内部算法更容易），但如果不知道如何实现流水线和超标量，我就不知道如何使模拟周期精确

因此，从理论上讲，在基于x86的硬件上实现硬RTO是否可行？或者应该签署某种保密协议，以便能够估计每个指令所需的时间

第一个问题：如果既不知道每条指令使用了多少个周期，也不知道CPU分支预测逻辑，那么它们如何实现周期精度

该模拟器确实为足够精确的CPU模型提供了周期精确的模拟，但没有为英特尔或AMD的当前产品提供现成的模型。在英特尔或AMD有人可以访问所需的信息，可以创建一个RTL级别的模型，并获得当前处理器的周期精确模拟。英特尔和AMD以外的人不能。您仍然可以向模拟器提供公开的已知信息，并获得合理的结果。这些结果将与实际硬件不同

如果您是一名软件开发人员，并且希望对真正的硬件进行基准测试，请使用真正的硬件！像PLTsim这样的模拟器是为（学术）硬件开发人员设计的，他们想测试新的硬件功能，而不需要花费数十万美元在新芯片上

第二个问题：在基于x86的硬件上实现硬RTO理论上可行吗

当然，这在理论上是可能的。在所有情况下，您需要考虑每个代码段的绝对最坏情况。实际问题是，像Core2这样的处理器非常复杂，处理器的状态非常庞大。此外，这些处理器的设计不是为了在定时方面表现出确定性。真正强硬的RTO必须非常保守。最后，正如您正确观察到的，英特尔和AMD以外的人无法获得做出这些保守假设所需的所有信息。在实践中，将最新和最好的CPU传递给用户，而使用具有确定时间的更老、更简单的CPU是合理的

另一方面，如果RTO不一定是真正的硬实时的，那么您可以始终只包含一些安全裕度，并期待最好的结果。；-）

这不是两个问题的答案；我只回答第二个问题。尽管麦基的答案总的来说似乎更好，但请随意投票

硬RTOS很难在x86上实现。SMM（系统管理模式）是一种特殊的东西，它可以扼杀RTOS做出的每一个承诺。CPU在系统管理中断后进入，这可能是由于不同的原因引起的-硬件故障，在某个特殊MMIO位置写入，

out

指令到某个特殊端口。您无法禁用它，也无法真正预测SMI何时发生，SMI处理程序可能需要很长时间才能完成

本质上，您完全不知道CPU何时在SMM中，直到由于CPU处理SMI的时间过长而导致操作系统出现故障。在某些特殊情况下，即使对于非实时操作系统，也可能成为一个问题，更不用说硬RTOS了

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关于在x86上使用RTO，还有很多可以为您提供的信息。

在您链接的站点上，有如下声明：

PTLsim是最先进的周期精确微处理器模拟器和虚拟机，适用于x86和x86-64指令集

及

它直接在模拟的同一平台上运行（运行Linux的x86-64或x86机器）

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我不清楚这与任何其他x86虚拟机技术（如QEMU、VirtualBox、VMWare或虚拟PC）有何区别，因为通过在硬件上实际直接运行指令（以及以核心速度运行），这些技术可以实现周期精确性。它是模拟器还是虚拟机？在我看来，它们不是一回事；例如，如果是模拟器而不是虚拟机，PTLsim可能介于两者之间？

查看常见问题解答，关注他们的“协同仿真”技术。这是通过在主机处理器上实际执行模拟代码来实现的。@HansPassant我想你误解了“协同模拟”的概念。周期精确模拟完全基于用户提供的处理器模型。主处理器仅用于加速和/或验证模拟。这只是简单的模拟，没有“co”。@HansPassant我同意：这个术语是误导性的。梅比，他们想到了共同的惯例？谁知道呢…英特尔员工在2010年就不会这么做了：与ARM相关：