MIPS目標(biāo)平臺CLDC的Java虛擬機(jī)移植
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3 CLDC VM移植過程
phoneME Feature軟件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了完全的模塊化。它使用一個名為includeDB的配置數(shù)據(jù)庫來管理項(xiàng)目源文件和頭文件，可根據(jù)目標(biāo)CPU架構(gòu)和目標(biāo)OS需求在配置數(shù)據(jù)庫內(nèi)添加或修改相應(yīng)的文件。使用includeDB配置數(shù)據(jù)庫，避免了#ifdef宏散布于整個源碼區(qū)間，還避免了使用復(fù)雜的#ifdef嵌套語句結(jié)構(gòu)。
includeDB配置數(shù)據(jù)庫位于src／vm／includeDB，它是純文本文件，針對目標(biāo)CPU架構(gòu)和目標(biāo)OS需求進(jìn)行添加或修改的頭文件和函數(shù)文件都應(yīng)在該配置文件中進(jìn)行注冊。
檢查includeDB文件，可立即得到在OS移植或CPU移植時需要注意的文件。在建立移植軟件時，還使用ineludeDB配置數(shù)據(jù)庫來跟蹤文件的依賴關(guān)系。為MIPS目標(biāo)平臺建立的頭文件和函數(shù)文件都需要添加到includeDB數(shù)據(jù)庫。
phoneME Feature軟件具有良好的模塊化結(jié)構(gòu)，其移植工作集中于JavaCall層。移植模型如圖3所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/202584.htm
針對MIPS目標(biāo)架構(gòu)的移植過程如下：
(1)OS移植
目標(biāo)OS為經(jīng)裁剪的通用Linux系統(tǒng)，內(nèi)核為2．6．12版。phoneME Feature軟件的大多數(shù)代碼文件都與OS無關(guān)，只有極少的幾個文件涉及目標(biāo)OS。OS移植接口分為兩部分：一部分為OS通用部分，它位于源碼目錄src／vm／share／runtime下，適合大多數(shù)OS；另一部分則針對目標(biāo)OS，位于源碼目錄src／vm／os／linux下。
OS指定的移植接口由／src／vm／share／runtime目錄下的OS．hpp和OS．cpp文件進(jìn)行定義。實(shí)際上這兩個文件只實(shí)現(xiàn)了一個Os類，向虛擬機(jī)提供特殊功能。
OS移植接口的其他部分包括文件系統(tǒng)(由OsFile．hpp和OsFile．cpp定義)、線程(由Thread．hpp和Thread．cpp定義)、事件處理(由Task．hpp、Task．cpp、TaskCon-text．cpp、TaskContext．hpp和TaskList．hpp等定義)、內(nèi)存管理(由OsMemory．hpp和OsMemory．cpp等定義)等。針對目標(biāo)OS的移植，需建立／src／vm／os／mips目錄(以MIPS目標(biāo)架構(gòu)命名)，在目錄下需創(chuàng)建下列文件：JVM_mips．hpp、JVM_mips．cpp；OS_mips．hpp、OS_mips．cpp；OsFile_mips．hpp、OsFile_mips．cpp；OsMemo-ry_mips．hpp、OsMemory_mips．cpp；OsMisc_mips．hpp、OsMisc_mips．cpp。
根據(jù)需要，可能還需創(chuàng)建OsSocket_mips、Globals_mips等文件。這些文件是文件系統(tǒng)、線程、事件處理、內(nèi)存管理等在目標(biāo)OS的具體實(shí)現(xiàn)。如OS_mips．cpp中實(shí)現(xiàn)了取寄存器值、取PC指針值、為PC指針值賦值、sleep等方法。需強(qiáng)調(diào)的是，OS_mips．cpp文件中有兩個方法非常重要，且必須實(shí)現(xiàn)：
◆static void initialize()；／／用于初始化OS，如定時器、線／／程、I／O等
◆static void dispose()；／／用于撤銷初始化的所有工作，／／清除線程和其他OS活動
(2)CPU移植
CPU移植的工作主要有兩個：一是移植解釋器和解釋器的產(chǎn)生器；二是移植相應(yīng)的編譯器。
CPU移植的難點(diǎn)在于編譯器的優(yōu)化和調(diào)整，因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/虛擬機(jī)">虛擬機(jī)的匯編解釋器和相應(yīng)的編譯器依賴于具體的CPU架構(gòu)。建立／src／vm／cpu／mips目錄，并編寫相關(guān)文件。以解釋器的產(chǎn)生器為例，需要編寫(包括頭文件和源文件)：Assembler_mips、SourceAssembler_mips、SourceMacros_mips、Disassembler_mips、TemplateTable_mips、Interpret-erGenerator_mips、NativeGenerator_mips、SharedStubs_mips、InterpreterStubs_mips、CompilerStubs_mips等。
(3)JavaCall移植
JavaCall函數(shù)集被分成多個子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)包括：圖形子系統(tǒng)、內(nèi)存管理、LCD顯示、字體、文件和目錄、Socket套接字等。
以移植文件系統(tǒng)接口為例：CLDC虛擬機(jī)使用了類似POSIX標(biāo)準(zhǔn)C庫的文件API，由于目標(biāo)平臺是基于Linux的，所以不需要映射OsFile_read()方法到目標(biāo)操作系統(tǒng)。要確保CLDC虛擬機(jī)能正確操作OS下的文件，需要驗(yàn)證以下接口：
◆im OsFile_remove(const JvmPathChar*filename)
◆bool OsFile_rename(const JvmPathChar*from，constJvmPathChar*to)
◆im OsFile_open(const JvmPathChar*filename，constchar*mode)
◆int OsFile_close(OsFile_Handle handle)
◆int OsFile_flush(OsFile_Handle handle)
◆size_t OsFile_read(OsFile_Handle handle，void*buffer，size_t size，size_t count)
◆size_t OsFile_write(OsFile_Handle handle，const void*buffer，size_t size，size_t count)
以上接口實(shí)現(xiàn)了文件的常用操作，如文件的打開、讀、寫、關(guān)閉、刪除、重命名等。
4 CLDC VM移植驗(yàn)證
完成以上移植所需的修改后，建立Makefile，設(shè)置所需的環(huán)境變量，使得phoneME Feature成功通過交叉編譯，生成目標(biāo)系統(tǒng)所需的CLDC VM虛擬機(jī)。
移植的驗(yàn)證較為簡單，將交叉編譯生成的cldc_vm可執(zhí)行文件、庫文件以及Demo示例文件復(fù)制到目標(biāo)平臺，運(yùn)行并檢查結(jié)果。命令結(jié)構(gòu)是：bin／cldc_vm．exe-class-path location-of-compiled-applications／classes classname。
5 CLDC VM移植優(yōu)化
CLDC虛擬機(jī)的移植優(yōu)化可以從幾方面進(jìn)行：
①優(yōu)化參數(shù)。在虛擬機(jī)建立過程中，phoneME提供了很多選項(xiàng)，針對不同的目標(biāo)平臺使用不同的選項(xiàng)。
②Thumb指令集的開關(guān)。ARM等CPU支持Thumb指令集，phoneME也支持Thumb指令集。如果目標(biāo)平臺支持Thumb指令集，可以開啟Thumb開關(guān)，加快虛擬機(jī)執(zhí)行速度。
③其他。對虛擬機(jī)的優(yōu)化還可從編譯器自身、內(nèi)存子系統(tǒng)等方面進(jìn)行優(yōu)化。
結(jié) 語
基于phoneME Feature軟件生成的CLDC虛擬機(jī)與早期的KVM虛擬機(jī)相比，性能得到較大改善，尤其是在多任務(wù)支持方面(早期的KVM虛擬機(jī)不支持多任務(wù)功能)。筆者在Broadcom 7403和NXP 225上成功實(shí)現(xiàn)CLDC VM的移植。下一步的工作是在國產(chǎn)數(shù)字電視SoC芯片上實(shí)現(xiàn)CLDC VM的移植。目前多核技術(shù)是計(jì)算機(jī)行業(yè)的研究熱點(diǎn)，并逐步向嵌入式領(lǐng)域發(fā)展，因此支持多核CPU技術(shù)和并行技術(shù)的CLDC虛擬機(jī)將是未來的研究方向之一。
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