針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的Java虛擬機(jī)的硬件實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)正在被越來(lái)越廣泛地使用.從網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)控制等高性能設(shè)備到個(gè)人數(shù)字助手(PDA)和手機(jī),都可以見(jiàn)到它的身影.而隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)的高速發(fā)展,人們對(duì)Java的使用投入了極大的興趣.僅管Java語(yǔ)言最初因網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要而產(chǎn)生,但其指令短小、安全、平臺(tái)無(wú)關(guān)的特點(diǎn)使得它開(kāi)始在嵌入式系統(tǒng)中被大量使用,特別是對(duì)于那些便攜式設(shè)備,Java的那些特點(diǎn)似乎生來(lái)就是為它們而準(zhǔn)備的.嵌入式系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分是微處理器,它基本決定了

2、整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的性能.我們工作的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的微處理器,它執(zhí)行Java語(yǔ)言有較好性能,并且兼容一種RISC指令集(選用ARM或者M(jìn)IPS指令集).在20世紀(jì)80年代提出的RISC結(jié)構(gòu)的處理器相當(dāng)適合嵌入式系統(tǒng)的使用.由高級(jí)RISC機(jī)器公司提供的ARMR處理器和由MIPS技術(shù)公司提供的MIPSR處理器是現(xiàn)在世界上最著名和使用最廣泛的嵌入式通用微處理器.文中我們將討論基于嵌入式系統(tǒng)RISC微處理器的Java平臺(tái),它的幾種實(shí)現(xiàn)

3、方式的特點(diǎn)和異同,并提出能以低成本實(shí)現(xiàn)基于RISC設(shè)計(jì)的硬件直接執(zhí)行Java的字節(jié)碼.該文中,我們需要設(shè)計(jì)兩個(gè)32位嵌入式RISC處理器分別兼容ARM7和MIPS2000.它們是一種新的32位微處理器結(jié)構(gòu)和有一種附加加速JCVM的硬件.在這兩個(gè)處理器中,不僅能執(zhí)行本地指令集而且支持Java卡虛擬機(jī)指令集.這些處理器的特點(diǎn)是有兩個(gè)程序執(zhí)行狀態(tài):Java狀態(tài)和本地狀態(tài).我們?cè)趦蓚€(gè)處理器中分別采用了不同的硬件加速技術(shù)來(lái)提高Java的執(zhí)行效率.

4、這些技術(shù)包括堆棧寄存器堆、快速本地變量、指令折疊、堆棧指示等.它們能在兩個(gè)狀態(tài)間無(wú)縫切換,這使得用戶能方便地使用Java應(yīng)用程序和原始的RISC程序而不需要增加額外的處理器.而提高Java執(zhí)行能力僅僅需要在原初的RISC芯片中增加很小的面積.最后,我們使用TSMC的0.18umCMOS工藝庫(kù),完成這些芯片的設(shè)計(jì),并使用Xilinx的FPGA板作為我們的硬件驗(yàn)證平臺(tái),它能為其它類似的嵌入式微處理器和Java硬件IP的設(shè)計(jì)提供一個(gè)系統(tǒng)環(huán)境.