應用在ARM/Thumb雙指令集處理器的嵌入式混合模式爪哇虛擬機器之設計與實作

Abstract

用在桌上型電腦環境的爪哇虛擬機器，由於需要快速的執行效能，通常會採用即時編譯器作為執行的引擎。而隨著手機和個人數位助理(PDA)等智慧型行動裝置愈來愈普及，其應用的需求也逐漸朝向高效能來發展。有鑑於此一趨勢，研究如何在這種嵌入式環境中提昇爪哇虛擬機器的效能，便成了一個有趣的議題。在本研究中，有別於一般採用全功能即時編譯器的方式，我們設計並且實作了一個輕量級的即時編譯器，其架構在以直譯器為基礎的嵌入式爪哇虛擬機器上，而整個虛擬機器是以混合執行的方式在運作。透過此種設計方式，可以將即時編譯器所必須額外付出的程式空間減到最小。 除了在即時編譯過程中運用多項加速技巧以外，我們的嵌入式爪哇虛擬機器也利用到了一項硬體架構所提供的特色─雙指令集。大多數的嵌入式處理器都有提供此功能，主要是為了在執行效能與程式空間之間達到一個平衡點。藉由設定不同的組態並作實驗評估，我們發現採用ARM直譯器並搭配標的為Thumb的即時編譯器，在同時考量效能和程式空間之下，可以達到比較好的效果。整體而言，我們的虛擬機器和單純ARM直譯器的虛擬機器作比較，效能是它的2.08倍，且只需額外付出10.18%的程式空間；而和單純Thumb直譯器的虛擬機器相比，效能是它的3.21倍，且只需額外付出27.41%的程式空間。