QEMU zur Simulation von Worst-Case-Ausführungszeiten

Die Werkzeugdemonstration des QEMU Timing Analyzers (QTA) stellt eine Erweiterung des quelloffenen CPU Emulators QEMU zur Simulation von Softwareprogrammen und deren Worst-Case Zeitverhaltens vor, das durch eine statische Zeitanalyse vorher aus dem Softwareprogramm extrahiert wurde. Der Ablauf der Analyse gliedert sich in mehrere Schritte: Zunächst wird für das zu simulierende Binärprogramm eine WCET-Analyse mit aiT durchgeführt. Im Preprocessing des aiT-Reports wird daraufhin ein WCET-annotierter Kontrollflussgraph erzeugt. Dabei entsprechen die Knoten im Kontrollflussgraph den aiT-Blöcken und die Kanten dem jeweiligen Worst-Case-Zeitverbrauch, um das Programm im aktuellen Ausführungskontext vom Quell- bis zum Zielblock laufen zu lassen. Nach dem Preprocessing werden Binärprogramm und der zuvor erzeugte, zeitannotierte Kontrollflussgraph von QEMU geladen und gemeinsam simuliert. Die Implementierung des QTA basiert auf der Standard TGI Plugin API (Tiny Code Generator Plugin API), die seit Ende 2019 mit QEMU V4.2 verfügbar ist. Dieses API erlaubt die Entwicklung von versionsunabhängigen QEMU-Erweiterungen. Die QEMU-QTA-Erweiterung wird zum Zeitpunkt der Werkzeugdemonstration inklusive des ait2qta-Preprozessors unter github.com im Quellcode frei verfügbar sein. Die Demonstration geht von einer existierenden aiT-Analyse eines für TriCore© kompilierten binären Softwareprograms aus, erläutert das Kontrollflusszwischenformat und zeigt die zeitannotierte Simulation der Software.