在Java處理器上字串操作之效能分析與優化

Abstract

字串處理在Java和其他高階語言中是不可或缺的功能，例如web-based之應用程式裡，需要解析許多腳本語言檔案(scripts)。在本論文裡，我們試著量測與分析JAIP，一個具可重複使用性的異質雙核心Java處理器，處理字串操作之性能，並設計加速電路改進其性能。在Java語言中，字串之資料結構是以String和StringBuffer類別來包裝字元陣列，並且提供methods進行字串串接、比較與subString等等操作。這些字串操作重複地使用到heap memory access，其中包括了字元陣列的存取和物件field存取。為了加速這些大量迴圈結構的heap memory access程式碼，我們提出了一個String Accelerator Architecture，此架構中包含了兩個字串操作之加速器，分別為arraycopy與indexOf，與一個Hardware Native Interface。除此之外，為了增加heap memory之空間分配更加有效率，我們的heap使用了Heap Management Unit設計。經過Embedded CaffeineMark(ECM) benchmark的StringAtom分數測量，JAIP使用本研究提出的字串加速器再配合heap access之優化，比起heap未優化且未使用字串加速器之JAIP，可以得到4.85倍的效能提升；而比起使用JIT模式的CVM，我們的效能也高出1.31倍。