【硕士论文】32位嵌入式系统的Java协处理器设计研究.pdf

《【硕士论文】32位嵌入式系统的Java协处理器设计研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、、厂’951522，、。工。032位嵌入式系统的Java协处理器设计研究摘要随着集成电路技术的发展，嵌入式系统由于其功耗低、体积小、设计效率高、集成度高、可靠性强、生命周期长等特点，正在被越来越广泛地使用。从网络、系统控制等高性能设备到个人数字助手(PDA)和手机，都可以见到它的身影。Sun公司推出的Java技术，最初就是源于嵌入式系统对体系结构中立语言的需要。Java虚拟机带来的跨平台性、安全性、扩展性、易用性等Java具有的特性，使Java非常适合各种嵌入式系统。然而，Java虚拟机在带来Java语言多种显而易见

2、的优点的同时也存在着一个很大的缺点——纯软件的Java虚拟机解释执行速度较慢、效率低。这无疑妨碍了Java技术走向广泛的应用。硬件加速Java的执行是目前解决这一问题较好的方案。本文针对家庭网络这个具体的32位嵌入式系统的特点，选取Java卡虚拟机(JCVM)这个Java平台优化的子集；采用软硬件协同的方案设计一个Java协处理器，用不太大的硬件代价加速Java字节码(JBC)的执行。制定了详细的软硬件协同工作方案，根据方案对软件协处理器和硬件协处理器进行合理划分。硬件电路对部分JCVM指令加速执行，设计只修改原处理

3、器的取指通路，与处理器耦合程度低，设计周期短。硬件协处理器实现过程中采用流水线结构、指令预取、指令折叠、寄存器管理等设计优化方案来进一步提高电路速度。本文对系统进行了软硬件集成。并就一些具体的Java应用程序对系统进行了功能仿真、性能分析和FPGA验证。关键词：嵌入式系统；Java协处理器；软硬件协同设计；软件协处理器；硬件协处理器ABSTRACTWiththedevelopmentoftheintegratedcircuits，theembeddedsystemhasbeenwidelyusedduetoitsfe

4、aturessuchaslowpower,smallsize，efficientdesign,highdensity,highreliabilityandlonglifetime，ete．Itcanbeseenintheapplicationsofnetworking,systemcontrol，personaldigitalassistantandcellularphone．Javatechnologywasproducedoriginallytomeettheneedsoftheplatform—independ

5、entlanguageforembeddedsystembySun．JavaisSOsuitableforallkindsofembeddedsystemsforitsdistinguishedadvatangesbroughtbytheJavavirtualmachinesuchasplatform-independency，security,expandability,ere．However，Javavirtualmachinehasalsobroughtabigproblem．Thetimeconsuminga

6、ndlowefficientsoftwareonlyJavavirtualmachinehaspreventeditfrombeingusedmorewidely．Hardwareimplementationseemstobeagoodsolutiontothisprobleminrecentyears．hltlllSpaper,theJavacardvirtualmachinewasselectedforthe32一bithomenetworkingembeddedsystemforitsoptimizedfuct

7、ions．Hardware／softwareco-designWasintroducedforthisJavaCO-processortospeeduptheexecutionofJavabytecodeatalowcostofthesystemhardwareresource．Thesoftwareco-processor(Jv-s)andtheharewareCO—processer(JV-r1)werepartitionedreasonablyandthecooperationworkWasconsidered

8、carefully．PartoftheJavainstructionsWasimplementedinthethefetch-instrucionJV-H．OnlystageoftheoriginalprocessorWasmodified．Asaresult，JV-HWaslesscoupledwiththeprocessorandhadas