指令集模拟器(ISS)是一种运行在宿主机平台上能够模拟目标硬件结构的软件系统。目标硬件结构可以与宿主机结构同构或者异构。由于ISS可以有力支撑处理器及芯片设计、软硬件协同开发,以及软件可靠性测试,因而得到广泛的应用。随着目标体系结构高性能、并行化发展,如何优化ISS软件性能,有效提高其执行效率已成为迫切需求。本文以TI公司的TMS320C67x(下文简称为c67x)高性能DSP为目标硬件结构,深入分析其VLIW(Very Long Instruction Word,超长指令字)体系结构中深度流水线及并行指令执行特性,提出了深度流水线模拟及并行指令执行的优化模拟技术。通过大量性能测试发现上述方法可以有效提升指令集模拟执行性能。同时这些方法也适用于其他VLIW体系结构的硬件模拟。基于这些优化技术,本文实现了 c67x的模拟器sim6713。本文的主要工作如下:1)针对分阶段模拟c67x深度流水线机制导致的性能开销,提出了一种压缩流水线阶段的优化模拟方法,通过循环缓存记录指令的延迟周期数,使模拟器只模拟一个执行阶段即可完成等效的功能模拟,从而有效提升执行性能。进而针对目标程序中包含大量nop指令情况,通过分析nop的作用以及与流水线的关系,设计了 nop指令的优化模拟方法。2)分析了 c67xDSP支持指令包的并行指令执行特性,通过大量的实证分析,发现并行执行包中的指令更新存在显著的稀疏特性。据此提出了一种并行指令的寄存器写时拷贝技术,该方法可以有效降低指令更新时产生的大量内存拷贝操作。3)通过在 dhrystone、whetstone、linpack 等 Benchmark 测试,以及与 TI 公司的c67x ISS软件性能对比测试,验证了本文工作的有效性。