一种实时JAVA处理器的数据通路研究

FPGA具有灵活性高、设计周期短、成本低、风险小等优势,因此现已成为芯片设计的热点.该文设计了一种能在FP-GA芯片中实现的32位Java处理器JPOR(Java Processor Optimized For RTSJ)的数据通路,可以对实时Java规范提供有效支持.提供一种嵌入式实时系统的Java平台,该处理器具有指令系统简洁,直接执行JAVA字节码,提供对线程调度和管理的硬件支持等优点.     

Java在嵌入式系统中的应用与实现

随着Java的广泛应用及后PC时代的来临,在嵌入式系统中应用Java具有很大的实用价值。本文先归纳了Java的主要特征,介绍了嵌入式产品的特点,分析了在嵌入式系统中应用Java存在的问题,并在对嵌入式系统中实现Java虚拟机的不同实现方法进行评估的基础上,介绍了我们设计的嵌入式Java芯片内该JC401的设计思想与主要技术特点。     

一种嵌入式Java芯片内核—JC401

首先分析了目前Java的应用情况,指出嵌入式Java芯片具有很大的市场需求,然后结合嵌入式系统的特点简单分析了当前几种Java虚拟机实现技术的缺点,提出了在嵌入式Java芯片内核JC401中采用瘦型JIT的设计思想。通过对JIT的硬件支持和相关软件的配合,达到减少JIT运行时间和内存开销,获得高效的Java性能与较好的性能价格比的目标,然后具体介绍了JC401内核的总体结构与主要技术特点,进行了性能分析与评估,证明了设计思想的正确性,最后举例说明JC401具有很好的市场前景。     

实时Java平台的类预处理器研究

设计并实现一种针对32 bit嵌入式实时Java平台的类预处理器,通过把标准class文件转换成适合Java处理器——Jpor32直接执行的内存映像,将在运行时动态装载和解析class的工作交由类预处理器提前完成,从而消除影响运行时实时性的一些操作,并降低Java处理器的设计复杂性。     

实时Java平台的类预处理器研究

设计并实现一种针对32 bit嵌入式实时Java平台的类预处理器,通过把标准class文件转换成适合Java处理器——Jpor32直接执行的内存映像,将在运行时动态装载和解析class的工作交由类预处理器提前完成,从而消除影响运行时实时性的一些操作,并降低Java处理器的设计复杂性。     

Java芯片是否优于通用CPU？

该文从体系结构的角度深入分析了Java专用芯片的设计思想,并对其内部堆栈、高速缓存、流水线、编译器等设计方案进行了剖析,在与通用CPU如RISC处理器、x86处理器、MIPS处理器进行比较的基础上,初步探讨了Java芯片的市场发展前景。     

MMS嵌入化研究

文章利用FPGA和Java优化处理器构建软、硬件均可配置的嵌入式系统平台,实现制造业报文规范(MMS)的嵌入化,解决软件协议与系统平台的兼容性和不同厂商制造设备的相互通信问题.     

基于嵌入式Java处理器的高速图像处理

Java技术正越来越受到图像处理研究人员的关注,希望以此提升开发效率,增强可移植性。但软件方式的Java虚拟机运行速度慢、实时性差,无法满足图像处理复杂计算对性能的需求。为此,提出一种以硬件方式直接执行字节码的Java处理器结构,并实现了其模拟器及预处理器构成完整测试平台。从实验结果可看出:该平台的执行效率是虚拟机方式的860倍,表明将Java处理器用于嵌入式图像处理将是一种可行选择。     

一种嵌入式处理器上的HOS设计

在嵌入式处理器上提出一种基于硬件操作系统(HOS)的设计结构,将以往依靠操作系统复杂软件代码实现的系统调度、控制等处理过程通过可编程微码执行方式由处理器硬件执行。通过在51处理器内核的基础上添加任务调度等HOS设计,实现了一款针对家电嵌入式系统带有HOS支持的处理器。将该设计下载到FPGA芯片中替换空调控制器中的嵌入式处理器,测试结果表明,与原系统相比较,该处理器执行效率更高。     

一种基于Java平台的可编程嵌入式系统设计

传统的嵌入式产品只能实现某种特定的功能,不能满足用户可变的丰富多彩的应用需求。为解决这个问题,本文设计并实现了一种使用Java作为软件平台的基于FPGA的可编程嵌入式系统,以实现系统对多种本地应用和网络的支持。     

在嵌入式Java芯片中使用即时编译技术

Java虚拟机具有面向堆栈与面向对象的特点,不利于硬件有效支持字节码的直接执行,传统JIT也不适应嵌入式系统的应用环境,介绍了在自行设计的嵌入式Java芯片中使用JIT的技术途径,通过对Java虚拟机堆栈和复杂指令的支持,密切配合JIT软件,较好地解决了Java芯片设计中的问题。测试结果表明,相对于目前前界最好的picoJava-Ⅱ内核而言内核而言,JC401的编译后代码性能提高了1．2至1．9倍,在硬件复杂度、执行速度、内存开销等方面都有较大程度的改善,适合于嵌入式应用。     

基于FPGA的双通道实时图像处理系统

针对基于PC机式图像处理系统实时性不强,FPGA+DSP模式成本高、资源利用不充分、设计难度高等问题,设计了一种新的双通道实时图像处理系统.以一片FPGA芯片为核心处理器,利用红外热像仪和CCD摄像机采集视频图像,经AV视频线送至ADV7180完成视频解码,图像处理模块通过Verilog语言、内嵌DSP硬核以及Nios II处理器予以实现.实验表明,系统实时性强、图像处理效果良好,并具有成本低、设计简单、应用灵活等特点.     

Cross‐profiling for Java processors

Performance evaluation of embedded software is essential in an early development phase so as to ensure that the software will run on the embedded device's limited computing resources. The prevailing approaches either require the deployment of the software on the embedded target, which can be tedious and may be impossible in an early development phase, or rely on simulation, which can be very slow. In this article, we introduce a customizable cross‐profiling framework for embedded Java processors, including processors featuring a method cache. The developer profiles the embedded software in the host environment, completely decoupled from the target system, on any standard Java virtual machine, but the generated profiles represent the execution time metric of the target system. Our cross‐profiling framework is based on bytecode instrumentation. We identify several pointcuts in the execution of bytecode that need to be instrumented in order to estimate the CPU cycle consumption on the target system. An evaluation using the JOP embedded Java processor as target confirms that our approach reconciles high profile accuracy with moderate overhead. Our cross‐profiling framework also enables the performance evaluation of new processor architectures before they are implemented. As a case study, we explore the performance impact of various processor design choices and optimizations, such as different cache sizes or pipeline organizations, and come up with an improved processor design that yields speedups of up to 40% on standard Java benchmarks. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于FPGA的航空发动机电子控制器设计技术研究

基于FPGA的并行运行、可重配置以及采用软/硬件协同设计的技术特点,提出了一种基于FPGA的片内分布式航空发动机电子控制器设计方法。重点研究了FPGA内嵌处理器选型、硬件协处理器及同步数据总线设计等3个关键技术问题。在此基础上,基于Altera FPGAEP2C35设计了控制器原理样机,并进行了硬件性能测试,结果表明该控制器设计方法在当前的技术条件下具有实施的可行性。所提出的发动机电子控制器设计方法有利于克服当前集中式电子控制器设计时存在的软件高度定制、可重用性差、并行实时任务开发难度大、开发效率低等缺     

Java芯片操作系统的模型和实现

提出的Java芯片操作系统是一个基于Java芯片系统的、针对嵌入式应用的面向对象操作系统.它由服务器、内核和转换层等3种组件构成.这些组件的抽象特征构成了其基本框架.特定组件继承了上述的特征,并进行特化.与经典操作系统相比,该操作系统更容易开发和维护,并具有更好的可伸缩性、代码的可重用性和可移植性.介绍了该操作系统的结构、运行模型以及实现技术,并与相关的工作进行了比较.     

多通道超声探伤数据采集处理技术

设计了一种以DSP嵌入式处理器为核心、基于FPGA技术的四通道数字式超声探伤数据采集与处理系统。采用高速A／D转换芯片．在对超声回波信号采集的同时实现了采样数据的在线压缩，在FPGA的控制下实现了高速数据的缓冲存储，设计的系统体积小、功耗低、功能强、集成度高，尤其适合于高速、高精度的超声无损检测。     

数字神经元芯片的设计与应用

文中设计了一个通用数字神经元芯片，其结构简洁，可编程实现多各神经网络模型，适于嵌入式系统。