一种Java处理器的体系结构设计与研究

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随着普适计算和移动计算的发展,嵌入式系统得到越来越广泛的应用。各种嵌入式设备的不断涌现,对系统的可移植性和开发效率提出了更高的要求。与传统的开发语言C/C++相比,java语言由于其具有可移植性,安全性能高以及简单易学等一系列优势,得到了越来越广泛的应用。然而由于java语言固有的解析执行的特点,其执行效率也限制了其在实时领域的应用。即使目前java虚拟机都引入了即时编译技术(JIT),然而该技术是以消耗更多的内存为代价的。在嵌入式系统内存稀缺的状况下,该技术实际给系统带来的好处也是值得商榷的。同时java程序需要在实际执行前,完成class文件加载和解析等一些列操作,也在一定程度上限制了系统的执行效率。因此如何设计一种能够提高java程序运行效率的方案,成为现在研究的热点和难点。实时java平台主要由执行引擎和支持实时性的软件环境组成。执行引擎有多种实现方式,包括基于软件的解析执行;即时编译;java硬件加速器以及java处理器等。根据国家自然科学基金项目---高可靠实时系统的计算平台(SoPC)研究(基金号:60703106)[1]。本研究小组设计并实现了一种Java处理器引擎——Jpor32(Java Processor Optimized for RTSJ)。该实时java平台主要包括:class文件转换器;Java处理器的实现以及相关类库的实现。在本文中,将详细论述如何将不适合在硬件平台直接执行的class文件转换为一种适合在硬件环境下执行的文件。同时基于该种可执行文件的结构,设计出一种高效的硬件执行引擎来代替传统的java虚拟机的执行,已达到加速java执行的目的。同时还详细描述了基于该平台的垃圾收集库的具体实现。
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