硬Java實時嵌入式平臺及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著嵌入式計算及實時計算的迅速發(fā)展，嵌入式實時開發(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，同時還具有強大的類庫支持。Java的跨平臺、面向?qū)ο?、可靠性、語言級的并發(fā)支持、嚴格的類型檢查、健壯、安全等特點，使其具備了作為嵌入式實時開發(fā)語富的基礎(chǔ)，但是標準Java并非專門為實

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

3、，軟件Java平臺和虛擬機由于通常存在著運行速度慢、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，實現(xiàn)一種硬Java(hard Java)的引擎執(zhí)行模式，可以在提高運行效率的同時，大幅度降低功耗與資源占有率，尤其適合資源受限環(huán)境的嵌入式實時Java應(yīng)用。
　　 本文設(shè)計并實現(xiàn)了一款能夠支持實時Java的用于資源受限環(huán)境的硬Java實時嵌入式平臺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實時嵌入式平臺提出了一種運行時可預(yù)測的非堆內(nèi)存模型，該模型消除了運行時安全訪問檢查對系統(tǒng)實時性的影響，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)運行前靜態(tài)究成規(guī)則檢查，不對運行時系統(tǒng)產(chǎn)生影響，避免了動態(tài)分析與檢查的運行對開銷和實時性影響。
　　 (3)為硬Java實時嵌入式平臺設(shè)計了一種改進的分代式垃圾收集器，該收集器針對目標環(huán)境特征，提供了適用于目標環(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)