一种用于硬实时Java处理器的类转换器设计及实现

通过分析Class文件处理过程及其中影响实时性的操作,提出一种用于硬实时Java处理器的类转换器,它读取标准Class文件,处理并生成适合Java处理器直接执行的内存映像文件.由于装载、连接过程中大量操作(如符号引用的解析)都由类转换器提前处理完毕,使得Java处理器操作大为简化.同时,由于所有影响Java处理器实时性的操作也由类转换器提前处理,Java处理器最坏情况执行时间(WorstCaseExecutionTime)完全可预测.

一种实时Java处理器‘区域’内存实现模型

Java实时规范(RTSJ)提出的‘区域’内存(ScopedMemory)既避免了垃圾回收对系统实时性的影响,又能充分利用内存空间,引起了众多研究人员的重视.本文讨论了‘区域’内存的实现及影响最坏情况下执行时间(WCET)的因素,并提出一种针对嵌入式实时Java处理器的‘区域’内存实现模型.该模型中非实时处理在字节码被执行之前完成,消除了运行时管理‘区域’内存对WCET的影响,在简化处理器实现的同时保证了运行时WCET的可预测性.

基于RISC结构的Java处理器研究与设计

文中结合PicoJava和JOP等一些经典的Java处理器的优势,设计了一种基于RISC结构的Java处理器.它充分利用了Java指令折叠技术和精简指令集处理器的优势,不仅降低了设计复杂度,而且在很大程度上提高了Java处理器的性能.

应用基于抽象机的动态翻译设计Java处理器

本文提出了一种基于硬件抽象机的动态翻译技术,它可用于实现Java处理器.该技术采用了硬件抽象机的"模糊执行"(HAM)方法,通过分析Java程序之间的相关性,动态地将Java字节码转换成基于标签的类RISC指令.然后,将堆栈折叠与动态翻译相结合进一步优化指令.应用该技术设计了一个Java指令级并行处理器,并且扩展它,支持Java多线程功能.

一种可用于嵌入式Java处理器的寄存器队列

提出了一种可用于Java处理器的改进型寄存器队列(FIFO)的设计和控制方法。通过在传统的指针移动型FIFO的基础上,改变读写指针的操作宽度,增加读出端口,增加旁路设计等方法,使得改进型寄存器队列可以适应Java语言字节指令的变长特性。该设计在一种针对嵌入式系统的Java虚拟机的硬件实现中得到应用,提高了Java处理的取指效率,并对随后的指令折叠提供了方便。

基于FPGA的Java处理器设计

针对Java技术在嵌入式领域的广泛应用,设计了一个适用于低端嵌入式设备的32位环境的Java处理器JPOR。该处理器由FPGA芯片实现,采用一种新的Java栈结构,指令系统简洁,可以直接执行Java字节码,能够对实时Java规范(RTSJ)提供有效支持。在Xilinx SPARTAN-3平台上通过了功能仿真,表明该Java处理器能够在低成本的FPGA芯片中实现。

一种实时JAVA处理器的数据通路研究

FPGA具有灵活性高、设计周期短、成本低、风险小等优势,因此现已成为芯片设计的热点。该文设计了一种能在FP-GA芯片中实现的32位Java处理器JPOR(Java Processor Optimized For RTSJ)的数据通路,可以对实时Java规范提供有效支持。提供一种嵌入式实时系统的Java平台,该处理器具有指令系统简洁,直接执行JAVA字节码,提供对线程调度和管理的硬件支持等优点。

基于嵌入式Java处理器的高速图像处理

Java技术正越来越受到图像处理研究人员的关注,希望以此提升开发效率,增强可移植性。但软件方式的Java虚拟机运行速度慢、实时性差,无法满足图像处理复杂计算对性能的需求。为此,提出一种以硬件方式直接执行字节码的Java处理器结构,并实现了其模拟器及预处理器构成完整测试平台。从实验结果可看出:该平台的执行效率是虚拟机方式的860倍,表明将Java处理器用于嵌入式图像处理将是一种可行选择。

用虚拟寄存器技术开发Java处理器的指令级并行性

本文讨论了开发Java处理器的指令级并行性的策略，提出了采用虚拟寄存器技术的Java处理器（VRJP）结构，并给出了判断相关性和管理虚拟寄存器的方法．分析和实验表明，VRJP能够有效地开发Java程序的指令级并行性，提高Java程序的执行效率．在VRJP中，大多数虚拟寄存器都不需要对应的物理寄存器，大大降低了物理寄存器的访问频率．

一种支持PCI/DRAM接口的Java处理器——MicroJava^(TM)701

Micro Java TM 70 1是 Sun公司继 Pico Java I、Pico Java II之后开发的最新Java处理器 ,是第一个基于 Pico Java规范的 Java芯片。本文将介绍 Micro Java TM70 1处理器的体系结构 ,主要包括体系结构的特征及其主要功能单元 ,并着重介绍它的 PCI总线接口及各种存储器接口。

嵌入式Java处理器的方法调用机制

Java语言和Java处理器在实时嵌入式系统开发中的应用受到广泛关注。传统Java虚拟机的方法调用机制采用动态装载迟解析的执行方式,使得最坏情况执行时间(WCET)难以预测。针对该问题,提出一种提前解析-微程序执行的改进方法。将传统方法调用中的符号引用转化为直接调用,以微程序的方式运行在硬件处理器上,使执行限制在可预知的时钟周期内。实验结果证明,改进方法调用机制在执行时间上满足线性关系,具备良好的WCET可预测性。

利用硬件抽象机模拟执行技术设计JAVA处理器

提出了一个基于硬件抽象机的流水线微处理器设计框架,创造性地使用了一种基于标签结构的模拟执行技术.基于这一框架,描述了一个堆栈抽象机的工作原理,实现了一个Java指令级并行处理器.利用堆栈硬件抽象机和堆栈指令折叠技术的组合解决了Java处理器中的堆栈依赖瓶颈问题.软件模拟证明了该处理器能够最大限度地挖掘出Java程序中的指令级并行,并且拥有更高的处理能力.

应用于智能卡的Java嵌入式微处理器核的设计

介绍了一种可直接执行 Java字节码的嵌入式微处理器体系结构。该处理器核实现了Java卡虚拟机 (JCVM)指令集。类 RISC的流水线显著加快了指令的执行速度。文中对堆栈类型指令间的数据相关问题提出了一种新的解决办法。

面向家庭网络的Java协处理器研究与开发

为解决纯软件的Java卡虚拟机(JCVM)在嵌入式系统中解释执行速度较慢、效率低的性能问题,软硬件协同方式设计面向家庭网络(Home Network)的Java协处理器,对部分JCVM指令使用硬件电路来加速执行.并且在硬件加速的过程中采用流水线结构、环形指令缓存、指令折叠等方式来进一步提高电路速度.

CPS处理器中时间指令扩展研究及实现

物理进程具有内在的并发及实时特性,因此发展信息—物理融合系统(CPS)需要计算进程能表达这类特性。而传统的计算模式为了方便用户逻辑描述,随着抽象程度的提高逐步丢弃了对时间特性的精确描述。在嵌入式Java处理器JPOR-32基础上面向CPS应用增加了时钟寄存器和时钟计数器,并根据程序员对时间特性的需求,结合异常机制扩展了四条时间指令,使得用户可根据不同需求对时间进行精确控制。最后通过采用时间指令后图像处理程序在该CPS处理器上的运行结果验证了该时间控制机制的可行性、正确性及精确性。

基于FPGA的Java指令折叠器的研究与设计

Java虚拟机的设计是基于堆栈的,它的性能由数据相关性而被限制.为了提高JVM的性能,于是sun公司提出了堆栈操作折叠机制并且用于picoJava Ⅱ、Ⅰ处理器,它折叠了42.3%的堆栈操作.通过把连续的字节码与预先定义的类型在指令译码器中对比,那么push、pop操作的数量就能被减少.文中为Java处理器设计了一种简单的指令折叠器,最终在FPGA上加以实现,从而大大地提高了JVM的性能.

WCET可预测的Java指令集硬件实现

为能以硬件方式直接执行CISC结构的Java字节码,设计并实现适用于32位嵌入式实时Java平台的JPOR-32指令集。分析Java虚拟机规范中各Java字节码的功能和实现原理,设定执行每条指令时信号和数据在Java处理器数据通路上的变化,采用微指令方式执行复杂指令,简单指令直接执行,从而使JPOR-32的指令集具有RISC特性。实验结果验证了指令集的正确性及其最坏情况执行时间(WCET)的可预测性。

一种用于硬Java实时平台的非堆内存模型

针对Java实时规范中的非堆内存抽象,讨论实现中的不确定因素以及运行时不可预测的时间特性,提出并实现了一种用于硬Java实时平台的非堆内存模型.模型基于硬Java实时平台预处理机制的支持,采用一种基于静态约束的安全访问检查算法,将运行时单亲规则及赋值规则检查等影响系统实时性的操作在运行前完成,保证了运行时的可预测.同时,针对当前关于静态分析方法研究中多不支持作用域多线程共享的现状,模型在不改变实时Java句法及编程模式的前提下,保留了对作用域多线程共享的支持.

LOGIC STRUCTURE OF PROGRAMMABLE INSTRUCTIONS FOR JAVA PROCESSORS

There are varieties of embedded systems in the world. It is a big challenge to optimize the instruction sets of System on Chips (SoCs) according to different systems' working environments. The idea of programmable instruction set is an effective method to gain embedded system's re-configurability. This letter presents a logic module for Java processor to be capable of using programmable instruction set. Cost (area, power, and timing) of the module is trivial. Such module is also reusable for other embedded system solutions besides Java systems.

以JOP为核心的SOPC系统设计与实现

本文介绍了一个针对java代码优化的微处理器:JOP,它具有速度快,占用资源少,实时性能好等特点。并介绍了JOP在SOPC应用中的开发流程,给出了一个实际实现的最小系统板,在其上实现了一个小的样例程序的运行。