嵌入式实时java研究

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1、摘要Java语言具有的面向对象、跨平台、语言级并发支持、安全等特性，使得它不仅在互联网领域得到了广泛应用，也引起了嵌入式领域研究人员的高度重视。随着实时Java规范的推出，如何实现实时Java平台成为了研究热点。目前，常见的实时Java平台的实现方式有解释、提前编译、硬件加速、硬件翻译及Java处理器方式。同其它实现方式相比，Java处理器方式免除了把Java字节码转换为机器代码的工作，提升了总体性能。本文是在前面工作的基础上，对HRTEJ(HardRealtimeEmbeddedJavaProcessor)所做的进一步扩展和研究，由原来的16位Java处理器扩展为32位处理器

2、JPOR(JavaProcessorOptimizedForRXSJ)，增加了内存寻址空间，增强了整体性能，主要表现为以下几个方面：一、数据宽度的改变。与HRTEJ相比，JPOR采用了三总线结构，A，B数据总线，C控制总线，寄存器组的数据宽度也由原来的16位扩展为32位，增强了对数据的处理能力，增加了数据处理总量，使虚拟机可以应用于要求更高的实时环境。二、流水线的设计。原来的HRTEJ没有引入流水线技术，本文在原构架的基础上引入了三级流水线，包括取字节码、取指令和译码、执行和回写，微指令采用了36位格式，提高了数据处理速度，使数据通路的控制方式更加简易。三、内核时钟的改变。采用

3、FPGA的全局时钟网络，代替原来的计数器时钟，增强了时钟的驱动能力，实现了嵌入式的同步实时处理，有效消除了以往处理机中的潜在时序紊乱，还可以针对Java虚拟机的特点提供特殊的硬件支持。最后，本文完成了该JPOR处理器的构架设计，进而使用硬件描述语言VHDL对处理器各部件进行建模，并在XilinxSpartan3实验平台上通过了功能模块的仿真，表明该Java处理器能够在低成本的FPGA芯片中实现，不但降低了成本，而且硬件执行Java字节码具有执行效率高、内存占用少、功耗低等特点，更适合用于资源受限的嵌入式设备。关键词：Java实时性，Java平台，Java虚拟机，实时Java规范

4、，栈帧，现场可编程门阵列AbstractManyofthebenefitsofJava,suchassafeobjectreferences，thenotionofconcurrencyasafirst-classlanguageconstruct,anditsportability,havethepotentialtomakeembeddedsystemsmuchsaferandsimplerforprogramming．Withtheadvantagesmentionedabove，Javaisincreasinglyexpectedtobecometheleadingpr

5、ogramminglanguageinembeddedsystems．Currently,toprovideanefficientJavaplatformsuitableforreal?timeapplications，manydifferentimplementationsareproposed．TheseimplementationscanbegenerallyclassifiedasInterpreter,Ahead—of-TimeCompiler,andJavaProcessoretc．Javaprocessornotonlyavoidstheoverheadoftra

6、nslationofthebytecodetoanotherprocessoCsnativelanguage,butalsoprovidesspecialsupportforJavaruntimefeaturessuchasstackprocessing，multithreadingetc．ThispaperpresentsaJavaprocessor,whichisimplementedasasoftcorefortime—predictableexecutionofreal—timetasks．JPOR(HardRealtimeEmbeddedJavaProcessor)i

7、stheimplementationoftheJavavirtualmachineinhardware，basedonHRTEJ(HardRealtimeEmbeddedJavaProcessor)．Itincreasesaddressingspaceandstrengl[henstheoverallperformance，theimprovementasfollows：Firstly,comparedtoHRTEJ，JPORusesthestructureofthreebusesBUS八B