基于棧結(jié)構(gòu)的虛擬機(jī)研究與實現(xiàn).pdf

1、在應(yīng)用軟件的開發(fā)中，虛擬機(jī)的概念對于解決軟件開發(fā)中核心問題，如代碼可維護(hù)性，系統(tǒng)健壯性，具有重要的指導(dǎo)性作用。不但在早期計算機(jī)的軟硬件設(shè)計方面，起到核心作用，在現(xiàn)實的軟件開發(fā)中，特別是嵌入式系統(tǒng)上，仍具有重要的指導(dǎo)性。同時由于虛擬機(jī)的復(fù)雜性，分析和實現(xiàn)虛擬機(jī)系統(tǒng)需要的文獻(xiàn)資料和設(shè)計實例，不是缺少完整性，就是在對應(yīng)聯(lián)系方面缺少指導(dǎo)性。本論文著重解決此矛盾。
　　虛擬機(jī)是解決計算機(jī)軟件、硬件日益升級換代與應(yīng)用開發(fā)及維護(hù)日益復(fù)雜的一種有

2、效的解決方案。本文作為工科應(yīng)用論文，實現(xiàn)了內(nèi)核結(jié)構(gòu)小巧且完整的棧式虛擬機(jī)，對虛擬機(jī)設(shè)計的算法和結(jié)構(gòu)結(jié)合具體實例給出了完整的算法實現(xiàn)，同時提供了高級語言Csmart及其編譯器，從而構(gòu)成了一個有很好參考性的完整的虛擬機(jī)解決方案。
　　虛擬機(jī)在實現(xiàn)的架構(gòu)選擇上，有兩種實現(xiàn)方式，基于棧結(jié)構(gòu)和基于寄存器結(jié)構(gòu)，而這兩種方式直接關(guān)系到虛擬指令系統(tǒng)的設(shè)計方式，棧結(jié)構(gòu)對應(yīng)于精簡指令系統(tǒng)，而基于寄存器方式則對應(yīng)復(fù)雜指令系統(tǒng)。由于棧式結(jié)構(gòu)可以很容易實現(xiàn)

3、CPU中通用寄存器的軟件功能，從而使得虛擬機(jī)上的應(yīng)用能更好的可移植性。本文將要介紹的虛擬機(jī)就是基于棧結(jié)構(gòu)的虛擬機(jī)。通過對這兩種實現(xiàn)方式的分析和研究，特別是對基于棧結(jié)構(gòu)java虛擬機(jī)實現(xiàn)的研究，實現(xiàn)了一個基于棧結(jié)構(gòu)的小巧但完整的虛擬機(jī)SVM(Stack-based virtual machine)。SVM的的核心設(shè)計部分，虛擬運(yùn)行時系統(tǒng)和指令解析器部分的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法上，化繁為簡，圖文并茂，條理突出，對虛擬機(jī)設(shè)計者提供很好的，在學(xué)術(shù)和實踐

4、方面有很強(qiáng)的參考性。
　　同時，虛擬機(jī)需要一個高級語言和相應(yīng)編譯系統(tǒng)才能有效的開發(fā)應(yīng)用。本文實現(xiàn)的虛擬機(jī)的高級語言為Csmart，其是抽取C語言的一個子集來定義的，易于理解，簡單實用，不但增強(qiáng)SVM參考性，同時對于高級語言的編譯和代碼生成給出了簡潔又不是完整的敘述。Csmat的編譯器是采用遞歸下降的方式實現(xiàn)的。這種方式的創(chuàng)新點在于將Csmart程序的掃描分析(詞法和語法)和代碼生成在一次掃描中完成，可以將語言結(jié)構(gòu)簡單的Csmart