Java芯片系统存储管理的设计和实现

Java是一种面向对象、通用、支持并发的程序设计语言,自1995年推出以来,其应用领域已经从主要面向Internet转向大型分布式软件和嵌入式系统。Java语言源程序(*.java)并不基于任何一个平台,而是基于一台抽象的机器——Java虚拟机(Java virtual ma-chine—JVM)。JVM有自己的一套指令集并且使用独立的存储区域。编译后的代码称为类文件(class)。有相应的Java虚拟机规范、定义虚拟机指令集、类文件的格式、Java虚拟机的实现等标准,确保了类文件的可移植性。

基于Java的数据通信综合网管共享存储

动态实时告警数据和静态系统资源数据的存取是影响数据通信综合网管系统性能的主要因素,针对这两类数据各自不同的特点,重点讨论两种基于Java共享存储设计与实现,系统整体性能得以提升．

Java芯片系统中的混合地址转换技术研究

本文首先定义了 Java芯片系统中的地址结构 :对象地址、段式地址和物理地址 .针对现有地址转换方法的不足 ,提出了一种结合段式和段页式的混合转换方法 .该方法使访问对象的速度、存储空间利用率和设备复杂度等方面得到合理的折衷 .文中还给出了该方法在 Java芯片系统中的硬件实现方法和相关的物理存储空间分配算法 。

基于动态优先级的实时Java垃圾回收策略

针对通用平台下Java虚拟机垃圾回收器(GC)的不定期启动问题,提出了一个周期性提升GC优先级、提前调度GC的解决方案.该方案把优先级按任务的重要程度分两个等级:关键线程和非关键线程,通过计算垃圾回收的时机即计算出垃圾回收的周期上限TGC,在任务运行最长不超过TGC的时间内提升GC的优先级为非关键线程的最大值,从而使GC在不影响关键线程的情况下能提前回收内存中的垃圾,使虚拟机的内存处于非饱和状态.理论分析和实验结果表明,该方法可以提高通用环境下Java关键线程的实时性及执行的可预测性.

Java3D中垃圾回收问题及解决方法

为了解决Java3D搭建的三维场景需要占用大量内存空间、容易导致内存溢出的问题,通过分析修改场景后需对场景中不再使用的Java3D对象进行垃圾回收、但Java垃圾回收机制无法直接作用于Java3D对象这一现象,在具体应用中设计了2种有效的方法对Java3D对象进行垃圾回收,分别实现了对整个场景和单个分支的Java3D对象的垃圾回收.实验证明,该方法能够及时释放Java3D对象占用的内存空间,避免内存溢出现象的发生,在一定程度上解决了Java对象垃圾回收不充分的问题.

基于垃圾收集的Java程序性能改善方法

JVM中堆的默认配置有时并不适用于大型程序,这会使系统在垃圾收集上耗费过多的时间,进而导致程序性能下降。简要分析了HotSpot JVM垃圾收集机制,然后结合已有研究,以一个网管程序为例,提出了通过调整垃圾收集提高程序运行效能的方法。

Java虚拟机内存管理分析

讨论了Java关键技术组成,深入介绍了Java虚拟机的体系结构,分析了虚拟机中内存管理的垃圾回收机制。同时,对现有的一些流行垃圾回收算法进行了深入分析和对比以及对某些算法的改进。Java虚拟机中存在多种垃圾回收机制,通过对Java虚拟机中内存管理机制的深入分析,可以使开发者针对不同的内存分配及回收策略选择合适的虚拟机。

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.

支持复合对象的Java虚拟机内存管理技术研究

在面向对象系统中,一切都表现为对象。通过操作对象提供的方法,实现对象计算资源的引用,这就涉及到了对象数据和操作方法的组织。CAR是一种二进制构件技术,可以动态加载、运行。该文在基于Google的开源工程Dalvik的基础上,结合CAR和Java虚拟机技术,提出了一种Java和CAR混合编程的技术,通过改造Dalvik,使得对象可以是Java和CAR的复合对象,方法是Ja-va或C＋＋方法。通过本文的工作,Android应用的代码保护、运行速度等方面有明显的提升。

关于Java中内存泄露问题的研究

越来越多的企业级应用系统采用Java技术开发,这些系统往往长时间运行,哪怕是很小量的内存泄露也有可能导致系统的崩溃,因此内存泄露的问题不容忽视。文章详细分析了Java系统产生内存泄露的原因和表现形式,提出了预防方法和解决方法。

一种针对Java中字符串的内存管理方案

提出一种针对Java中字符串的内存管理方案。该方案分析了字符串操作接口的行为特征,利用编译时指令插桩技术在字符串操作接口调用点插入回收指令,以主动回收无用字符串占用的堆空间,可以有效提高活跃堆空间的利用率,同时减轻垃圾收集的负担,从而达到改善Java虚拟机性能的效果。

面向大数据处理框架的JVM优化技术综述

当前,以Hadoop、Spark为代表的大数据处理框架,已经在学术界和工业界被广泛应用于大规模数据的处理和分析.这些大数据处理框架采用分布式架构,使用Java、Scala等面向对象语言编写,在集群节点上以Java虚拟机(JVM)为运行时环境执行计算任务,因此依赖JVM的自动内存管理机制来分配和回收数据对象.然而,当前的JVM并不是针对大数据处理框架的计算特征设计的,在实际运行大数据应用时经常出现垃圾回收(GC)时间长、数据对象序列化和反序列化开销大等问题.在一些大数据场景下,JVM的垃圾回收耗时甚至超过应用整体运行时间的50%,已经成为大数据处理框架的性能瓶颈和优化热点.对近年来相关领域的研究成果进行了系统性综述:(1)总结了大数据应用在JVM中运行时性能下降的原因;(2)总结了现有面向大数据处理框架的JVM优化技术,对相关优化技术进行了层次划分,并分析比较了各种方法的优化效果、适用范围、使用负担等优缺点;(3)探讨了JVM未来的优化方向,有助于进一步提升大数据处理框架的性能.

高速数据同步存储系统设计

介绍了一种高速同步存储系统的设计方案。系统使用NAND Flash构建片内存储阵列、同步管理技术和流水线的设计方案提高其存储速度。在Flash的同步模式下的读、写技术基础上,引入了片内Flash阵列管理方法,使整个Flash的存储速度有了大幅度的提高。同时针对Flash的坏块检测问题,引入了片外存储坏块地址的方法,提高了系统的坏快检测效率,保证系统的稳定性的同时,最大程度上提升了系统的性能。测试结果表明,该系统存储速度快、存储容量大、可靠性高。

嵌入式WinCE6.0步进电机系统设计

为了解决在两级进给式精密工作台中,由于步进电机外围电路复杂,导致传统控制系统效率低下和定位系统精度低的问题,设计了一种基于WinCE6.0嵌入式操作系统的步进电机控制系统.采用以ARM920T为内核的S3C2440嵌入式微处理器,结合步进电机驱动芯片,设计了控制系统的硬件电路,编写了WinCE6.0下通用输入输出接口的驱动程序,并在.Net平台下用C#语言编写了步进电机控制程序.仿真和实验结果表明,驱动和控制程序在嵌入式系统下具有运行稳定、硬件电路简单和易于控制等优点.

ISD4004语音芯片的内部存储信息管理

文章分析了ISD4004语音芯片的内部存储信息管理机制,以具体实例介绍了录音控制过程,实现了对语音地址的准确控制。

大容量软件管理片上存储器分配技术综述

在现代计算机体系结构中,对于大容量的片上存储器,越来越多地采用软件来管理,被认为是解决存储墙问题的一个有效途径。本文介绍了片上大容量软件管理存储器分配技术的研究进展,对有代表性的技术进行了概要的介绍和评述,并预测了技术的发展方向。

片上多核的软件指令缓存技术研究

半导体工艺的进步使片上可以集成更多的处理核心,对于消耗较多面积和功耗的存储单元,如何有效地减小面积、降低功耗是片上多核研究的一个重要方向。软件指令缓存技术是降低指令存储复杂性,以及降低功耗的有效方式,本文深入对比了硬件Cache结构和软件指令缓存结构,并且详细分析了两款典型的软件指令缓存结构,总结了其特点和需要解决的关键问题,为片上多核的指令存储设计提供了参考。

面向嵌入式应用的内存管理单元设计

提出了一种面向嵌入式应用的内存管理单元(MMU)的全综合设计结构,其地址转译缓存(TLB)采用多级结构,包括第一级分离的组相联微指令μITLB和微数据μDTLB及第二级统一的全相联JTLB.第一级μITLB和μDTLB表项少且组相联,查询速度快;第二级JTLB可采用多周期查询方式,易于高速综合实现.选取Mibench测试基准集中的部分典型应用,通过嵌入式片上系统(SoC)设计样例,验证了该MMU结构的应用适应性.SoC设计实验结果表明,多级TLB结构MMU的系统性能与单级全相联结构最大仅相差3.8%.将设计的MMU集成在自主开发的高端32-bit嵌入式芯核CK520中,在0.18μm 6层金属工艺最差工作条件下,处理器的时钟频率达到230MHz以上,面积仅增加了7.6%.

SOCDMMU中核心部件的软件实现方法

针对传统系统级芯片动态内存管理单元(SOCDMMU),提出用软件方法实现SOCDMMU中的核心部件。该方法分析了核心硬部件的功能,以软件方程的形式进行算法抽象,并在改进后实现算法。测试结果表明,经过该方法实现的SOCDMMU流片能进行算法的更新,且随着片上内存资源的增大,管理效率能同步提高。

基于AES-TAC/iHASH的片外存储器安全防护

为了提高片外存储安全防护性能,提出了基于AES-TAC/iHASH的片外存储器安全防护方案,设计了相应的硬件电路。该方案基于AES-TAC安全防护方案,在AES-OTP加密技术中引入增量哈希算法,在原有功能基础上增加了完整性校验功能,能防止攻击者读取存储器中的数据,还能识别攻击者对存储器的篡改。该方案在面积和性能的微小代价下,增加了完整性校验功能,使片外存储器获得了更高的安全性,从而在保证系统能够抵抗重放攻击、重置攻击和欺骗攻击的前提下,实现了资源消耗少、高效性、机密性、完整性的统一。