Java處理器的VLSI實(shí)現(xiàn).pdf

1、Java語(yǔ)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(yǔ)言。平臺(tái)無(wú)關(guān)性、面向?qū)ο?、多線(xiàn)程、可靠安全這些特性使得Java非常適用于一些面積較小的低功耗嵌入式消費(fèi)性電子產(chǎn)品。Java為實(shí)現(xiàn)平臺(tái)無(wú)關(guān)性采用的虛擬機(jī)技術(shù)造成Java程序在一些通用處理器上運(yùn)行速度緩慢，而常規(guī)的軟件設(shè)計(jì)方法不免存在速度慢，耗內(nèi)存資源等問(wèn)題。設(shè)計(jì)專(zhuān)用的Java處理器恰好彌補(bǔ)了軟件設(shè)計(jì)的不足之處。 本文設(shè)計(jì)了一個(gè)具有四段流水線(xiàn)的J

2、ava硬件加速器，執(zhí)行了部分常用的Java虛擬機(jī)規(guī)范，主要作為單獨(dú)處理單元運(yùn)行于嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)或者FPGA。硬件加速的實(shí)質(zhì)，是將Java虛擬機(jī)中的Java字節(jié)碼指令翻譯器由加速芯片來(lái)代替，使得Java字節(jié)碼的執(zhí)行在速率、功耗、成本之間有一個(gè)較好的平衡。硬件加速器對(duì)操作系統(tǒng)是透明的，不需要提高系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，不要求額外的內(nèi)存，不要求添加新的工具。Java硬件加速器支持通用的UART和WISHBONE總線(xiàn)接口，可與任何一種基帶處理器、系統(tǒng)芯片

3、(SoC)或嵌入式微處理器連接工作。 本文總體上分為三個(gè)部分: 第一部分介紹了Java虛擬機(jī)(JVM)規(guī)范， 第二部分為Java硬件加速器設(shè)計(jì)， 第三部分是仿真和綜合結(jié)果。 最后做出總結(jié)，并提出后續(xù)工作內(nèi)容。 指令集的設(shè)計(jì)主要根據(jù)不同指令的實(shí)用頻率和硬件復(fù)雜度采用不同的實(shí)現(xiàn)方式，并對(duì)原有的JVM指令進(jìn)行擴(kuò)充使其具備硬件操作能力，大部分算術(shù)邏輯指令都可以在一個(gè)或幾個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成。堆棧結(jié)構(gòu)也