硬Java實(shí)時(shí)嵌入式平臺及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著嵌入式計(jì)算及實(shí)時(shí)計(jì)算的迅速發(fā)展，嵌入式實(shí)時(shí)開發(fā)模式正在經(jīng)歷快速變革，與傳統(tǒng)的采用匯編語言或者C/C++的開發(fā)模式相比，Java不僅在可移植性、高開發(fā)效率、低開發(fā)/維護(hù)成本等方面有自身的優(yōu)勢，而且能夠提供更高層次的抽象水平，可以滿足更高級別的數(shù)據(jù)建模需求，同時(shí)還具有強(qiáng)大的類庫支持。Java的跨平臺、面向?qū)ο?、可靠性、語言級的并發(fā)支持、嚴(yán)格的類型檢查、健壯、安全等特點(diǎn)，使其具備了作為嵌入式實(shí)時(shí)開發(fā)語富的基礎(chǔ)，但是標(biāo)準(zhǔn)Java并非專門為實(shí)

2、時(shí)應(yīng)用設(shè)計(jì)，尚不能夠完全滿足實(shí)時(shí)系統(tǒng)開發(fā)的要求，還需要有針對性地進(jìn)行Java的實(shí)時(shí)擴(kuò)展和規(guī)范。隨著實(shí)時(shí)Java社區(qū)的努力，以及Java實(shí)時(shí)規(guī)范(RTSJ)和安全關(guān)鍵Java(SCJ)的推出，擴(kuò)展后的實(shí)時(shí)Java具備了作為嵌入式實(shí)時(shí)開發(fā)語言的資格，而且得到了一系列成功的應(yīng)用。目前，針對實(shí)時(shí)Java及其支撐平臺的研究逐漸成為熱點(diǎn)，出現(xiàn)了一些支持實(shí)時(shí)Java的平臺和虛擬機(jī)，這些平臺和虛擬機(jī)大多以軟件的形式實(shí)現(xiàn)。對于資源受限的嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)而言

3、，軟件Java平臺和虛擬機(jī)由于通常存在著運(yùn)行速度慢、執(zhí)行效率低、資源開銷大等問題，在發(fā)揮Java的性能優(yōu)勢方面仍然面臨一定的困難。相對而言，采用Java處理器直接執(zhí)行字節(jié)碼，實(shí)現(xiàn)一種硬Java(hard Java)的引擎執(zhí)行模式，可以在提高運(yùn)行效率的同時(shí)，大幅度降低功耗與資源占有率，尤其適合資源受限環(huán)境的嵌入式實(shí)時(shí)Java應(yīng)用。
　　 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款能夠支持實(shí)時(shí)Java的用于資源受限環(huán)境的硬Java實(shí)時(shí)嵌入式平臺hJrep

4、(hard Java real-time embedded platform)，并對其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究和探討。hJrep以Java處理器為執(zhí)行引擎，以Java字節(jié)碼作為本地指令，實(shí)現(xiàn)了對字節(jié)碼的硬件直接執(zhí)行。本文的主要創(chuàng)新性工作包括：
　　 (1)為硬Java實(shí)時(shí)嵌入式平臺提出了一種運(yùn)行時(shí)可預(yù)測的非堆內(nèi)存模型，該模型消除了運(yùn)行時(shí)安全訪問檢查對系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的影響，在不改變Java句法與編程模式的前提下，保留了對非堆內(nèi)存多線

5、程共享及嵌套的支持。
　　 (2)提出了一套基于靜態(tài)分析的單親規(guī)則檢查算法與賦值規(guī)則檢查算法，該套算法可以在系統(tǒng)運(yùn)行前靜態(tài)究成規(guī)則檢查，不對運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，避免了動態(tài)分析與檢查的運(yùn)行對開銷和實(shí)時(shí)性影響。
　　 (3)為硬Java實(shí)時(shí)嵌入式平臺設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的分代式垃圾收集器，該收集器針對目標(biāo)環(huán)境特征，提供了適用于目標(biāo)環(huán)境內(nèi)存管理的高效低開銷的回收策略，有效避免了頻繁的次級收集暫停，避免了成熟空間收集的對象移動開銷和內(nèi)