浅析ARM9平台KVM移植微电子论文范文

　　摘要：ARM9系列处理器是英国ARM公司设计的主流嵌入式处理器，主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列。文章发表在《网络新媒体技术》上，是微电子论文范文，供同行参考。

　　关键词：移动应用开发,J2ME,CLDC,KVM移植

　　ARM微处理器是一种高性能、低功耗的32位微处器，它被广泛应用于嵌入式系统中。ARM9代表了ARM公司主流的处理器，已经在手持电话、机顶盒、数码相机、GPS、个人数字助理以及因特网设备等方面有了广泛的应用。

　　0 引言

　　目前移动手机上运行的操作系统种类繁多，包括Linux、Windows Mobile、Palm OS、Symbian OS、Google Android等。Java和J2ME技术克服了手机平台多样性造成的应用程序移植困难的问题，为移动应用程序的跨平台开发和运行提供了可能。

　　J2ME是Sun公司面向具有有限硬件资源的设备的Java版本，这些资源受限的设备包括PDA、手机、机顶盒和其它消费电子设备与嵌入式设备[1]。CLDC[2]和MIDP[3]已经成为用于移动手机应用开发的J2ME标准。

　　J2ME/CLDC技术的核心是Sun公司的KVM(Kilobyte Virtual Machine)[4]。KVM最初设计是用于资源受限的低端移动设备的JVM(Java virtual machine)。正是JVM的存在才使得Java具有“一次编译，处处运行”的特征[5,6]，因此，KVM的移植便成为J2ME应用于移动开发的首要前提。

　　1 KVM的代码执行机制

　　为了更好地理解KVM的移植过程，我们需要对KVM的代码执行机制作一些研究。

　　在图1中，文本格式的Java源程序(文件后缀名为.java)由Java编译器编译为Java字节码文件(文件后缀名为.class)，且每一个Java类对应一个.class文件。

　　在运行阶段，Java虚拟机先装入或加载指定的“.class”文件，进行必要的校验，然后找到指定的入口方法(例如main)，由interpreter翻译运行“.class”文件中的字节码[7]。虚拟机在执行过程中根据需要(如创建新对象等)动态加载用户程序的其他“.class”文件或者系统类库的“.class”文件并校验和运行[8]。Java API类库(一个大型的现成软件组件(类)集合)是一些为用户程序运行提供支持或起辅助作用的“.class”格式的标准的Java类，它是Java语言的一个标准组成部分。加载过程通常都是被推迟到必要的时候才进行。 　　JVM中的interpreter一般采用解释的方式执行字节码。它按照程序执行的顺序逐条取出指令字节码，翻译成一段等效的本地代码序列来执行，这个解释执行过程一直重复到程序的最后一条指令执行完为止[7]。

　　下面我们再来看一下KVM的代码执行机制(如图2所示)。

　　图2 KVM的代码执行机制

　　我们知道，KVM需要运行在硬件资源受限的嵌入式设备上，因此有必要对虚拟机的功能进行简化，提高其运行效率，并减小其体积。为此，将虚拟机原本复杂而耗资源的大部分校验工作移出虚拟机，交由PC开发平台上一个工具软件preverify来进行预验证或预校验，从而减轻移动设备的负担，而在KVM中只留下一个简单的轻量级的校验器[6,9]。

　　因此，我们在编译和预验证用于KVM的Java代码时，需要将-classpath选项指定为CLDC类库的路径，然后将预验证过的class文件下载到目标设备由KVM来执行。

　　2 CLDC参考实现

　　移植所用的KVM源码是来自SUN公司的CLDC 1.1参考实现。表1中描述了该CLDC 1.1参考实现源码包中的目录结构[4]。

　　[[子目录\&说明\&api\&CLDC需要的核心Java类库源代码\&bin\&包含kvm等所有二进制执行文件和已编译好的核心Java类库的class文件\&build\&用于编译生成面向不同操作系统平台的KVM的makefile\&doc\&相关的说明文档\&jam\&KVM的可选组件JAM(Java Application Manager)的源码\&kvm\&面向不同平台的KVM的源码\&tools\&一些需要用到的工具软件的源码，如JavaCodeCompact，preverifier，KDWP Debug Proxy\&]]

　　3 CLDC参考实现的build过程

　　KVM移植主要是采用合适的编译工具对CLDC 1.1参考实现中的源码进行编译，以生成运行在目标平台上的kvm可执行文件。

　　用于源码build的Makefile文件根据源码目录的层次结构相应地被组织成一个层次结构。主Makefile文件放在build目录中，由这里跳转去执行其它Makefile文件。在build目录中，根据目标平台上操作系统的不同类型分别对应有不同的主Makefile文件。

　　在主Makefile文件中可以确定要参与build的代码段，api部分是必选的，kdp和jcc都是可选的。因为要应用于嵌入式系统，故未选择kdp。对于JAM(Java Application Management)，为简化起见没有选择该部分。所有的选择可以通过修改Makefile文件中的相关开关选择项值进行，也可在命令行中用参数覆盖。

　　以ARM+Linux为目标平台对CLDC参考实现进行build的操作很简单，只需进入build/linux目录，通过make命令执行那个主Makefile文件，就开始build过程了。下面的图3描述了其build过程。

　　4 CLDC参考实现的源码编译

　　KVM移植所采用的编译环境为：Java编译器Javac 1.6.0_22，(Fedora9自带)X86平台Gcc 4.3.0编译器和交叉编译器Arm-Linux-Gcc 4.3.2。

　　首先，KVM的运行平台是ARM+Linux平台，所以需要在KVM\VmUnix\build目录中将用于编译KVM的Makefile文件中的编译器设置为交叉编译器Arm-Linux-Gcc[10]，即：

　　象所采用的编译器。

　　其次，在最终对KVM源码进行编译之前，需要先对所需工具软件和API类库进行编译。因此，CLDC源码编译过程包括以下四个阶段：编译生成preverify工具，编译和预验证API类库，编译生成JCC工具，编译和连接生成KVM。

　　电子期刊论文投稿：《网络新媒体技术》原刊名为《微计算机应用》，是由中国科学院声学研究所主办的公开发行的科技刊物，创刊于1980年，系月刊。主要刊登有关计算机科学研究与应用方面的研究论文和研究报告, 在科学试验和现代化管理中计算机应用方面所取得的新进展、新成果、新技术、新方法。邮发代号：2-304。

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