支持RTSJ的Java處理器的研究與設(shè)計.pdf

1、Java語言由于其獨(dú)特的“一次編譯，隨處運(yùn)行”的特點(diǎn)已經(jīng)成為目前因特網(wǎng)上非常流行的編程語言。平臺無關(guān)、面向?qū)ο蟆⒍嗑€程、可靠安全這些特性使得Java在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的同時，也引起了嵌入式領(lǐng)域研究人員的高度重視，他們希望能將Java語言改造成嵌入式及實(shí)時系統(tǒng)開發(fā)的主流語言來提高開發(fā)效率及增加系統(tǒng)安全性。然而在現(xiàn)實(shí)中，Java語言卻很少應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，這主要是由于Java如下兩方面的不足；(1)Java虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)需要大量的硬件資

2、源；(2)Java語言的運(yùn)行時間不可預(yù)測。 由于嵌入式系統(tǒng)一般為實(shí)時系統(tǒng)，而傳統(tǒng)的Java技術(shù)對實(shí)時問題關(guān)注不夠。針對傳統(tǒng)Java技術(shù)在實(shí)時性方面的不足，Sun公司聯(lián)合IBM、Microware等公司制定了實(shí)時Java規(guī)范(RTSJ)，為實(shí)時Java平臺的實(shí)現(xiàn)提供了參考，實(shí)時Java規(guī)范在內(nèi)存管理、線程調(diào)度、異步事件處理、異步控制轉(zhuǎn)移等多個影響實(shí)時性的方面進(jìn)行了擴(kuò)展，使得Java能夠適用于實(shí)時系統(tǒng)。 隨著實(shí)時Java規(guī)范

3、的推出，如何實(shí)現(xiàn)適用于嵌入式系統(tǒng)的高效實(shí)時Java平臺就成為了研究熱點(diǎn)。目前，常見的實(shí)時Java平臺實(shí)現(xiàn)方式有解釋方式、提前編譯、硬件加速、硬件翻譯以及Java處理器方式。同其它實(shí)現(xiàn)方式相比，Java處理器免除了把Java字節(jié)碼轉(zhuǎn)換為機(jī)器代碼的工作同時還可以針對Java虛擬機(jī)特點(diǎn)提供特殊的硬件支持。因此具有能夠直接硬件執(zhí)行Java字節(jié)碼、執(zhí)行效率高、內(nèi)存占用少、功耗低等特點(diǎn)，所以更適合用于資源受限的嵌入式設(shè)備。 本論文設(shè)計了一種

4、能在低成本FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)的嵌入式實(shí)時Java處理器，并用軟件方式實(shí)現(xiàn)了RTSJ中的同步機(jī)制。論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1.使用基于堆棧的RISC模型處理器實(shí)現(xiàn)CISC模型的JVM2.處理器微指令無任何相關(guān)性3.提供了對防止優(yōu)先級逆轉(zhuǎn)的支持4.處理器具備一定的可擴(kuò)展性，可以逐步添加字節(jié)碼論文總體上分為五個部分，第一部分介紹了實(shí)時Java處理器的設(shè)計規(guī)范JVM和RTSJ，第二部分為Java處理器的總體設(shè)計，第三部分用軟件方式實(shí)現(xiàn)了