嵌入式Java处理器SoC芯片的物理设计

摘要

嵌入式系统的发展离不开网络功能，现在Java技术已经成为网络上通用的标准技术。特别是Java技术的平台无关特性，使得Java应用可以在任何机器上实现，所以将Java技术应用到各式各样的嵌入式系统中，是极佳的选择。 但Java技术在嵌入式领域的应用会遇到一些阻碍，其中最主要的就是Java程序运行速度缓慢，消耗过多的存储器资源。这是因为Java为了保证跨平台运行特性采用了虚拟机技术，在Java应用和系统平台间存在中间层Java虚拟机。虽然满足了与平台独立的特点，但处理速度和中间过程所耗费的存储空间都是不够优化的。 面对软件Java加速方案的这些困惑，为嵌入式系统设计专用的Java处理器是较好的解决方法。本次课题是开发设计一款嵌入式Java处理器，设计的目标是使用硬件实现Java虚拟机，将Java虚拟机指令集映射为本地指令对处理器进行设计。最终在处理器上可以直接运行由标准Java编译器生成的Java字节码程序。处理器将是采用四级流水结构的32位RISC CPU。处理器内还将包含AMBA总线接口模块及外部存储器接口模块，使处理器符合当今主流的工业标准，扩大其兼容性和平台移植性。 在此论文中，本人的主要工作首先是完成Java处理器的硬件架构的划分，以及各个模块功能的分析。其次是建立芯片后端设计的平台，作出芯片物理设计的流程安排。然后在平台的基础上，对Java处理器的主要模块进行了实验性质的物理实现，并详细记录了实验的过程。最终给出实验结果，分析实验数据，得出结论。 论文划分为四个部分。首先，分析了当今半导体集成电路的发展趋势和Java技术的优势，说明将Java技术应用到嵌入式系统中的必要性和合理性；其次给出国内外一些关于Java处理器研究的具体例子和实际应用；然后，详细描述了本次课题所设计处理器的总体结构，以及各组成部分的具体功能和硬件结构；最后，将给出该处理器的物理设计方法、过程以及部分模块的最终结果分析。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：文中插图、文中表格

第1章绪论

1.1课题背景及意义

1.2国内外发展现状

1.3论文概要

第2章Java语言及Java虚拟机

2.1 Java语言

2.2 Java虚拟机

第3章Java处理器

3.1处理器分类

3.2主要的Java处理器

3.3 VP6000的特点

第4章VP6000架构

4.1系统综述

4.2处理器核心架构

4.3扩展管理功能模块

4.4缓存接口模块

4.5总线接口模块

第5章VP6000核的物理设计

5.1 ASIC物理设计流程

5.2设计综合

5.3布局布线

5.4版图生成

第6章后端验证及测试

6.1 DRC和LVS

6.2后端仿真

第7章结论

结束语

参考文献

附录

论文原创性声明