基于“龙芯”平台的Java运行环境研究

摘要

随着Java语言在许多领域的广泛应用以及“龙芯”处理器市场化的进一步扩大，为改善“龙芯”处理器平台对Java运行环境的支持，以提高对Java程序的运行效率。借鉴JDK1.5 HotSpot虚拟机在“龙芯”平台上移植和优化的工作经验，研究JDK6版本HotSpot Java虚拟机在“龙芯”平台上的移植已成为迫切的任务。 本文主要讨论基于“龙芯”平台的JDK6 Java虚拟机的移植技术。首先根据Java虚拟机规范分析了Java语言体系结构。然后研究了JDK6 HotSpot虚拟机，主要分析了JDK6 HotSpot虚拟机的结构、运行机制等。接着分析了将JDK6 HotSpot虚拟机的各个功能模块，如汇编器、解释器、JIT编译器以及运行时环境等。最后针对“龙芯”平台上的具体应用，研究了JDK6 HotSpot移植到龙芯处理器平台系统上的关键技术，给出了相应的移植方案。通过初步的移植，使得“龙芯”平台通过移植后的JDK6 HotSpot虚拟机能在console端支持Java运行环境。 最后借助JVM98基准测试程序和Oprofile性能分析工具，对已完成的JDK6HotSpot虚拟机进行了性能分析，经过数据对比，分析了移植后的HotSpot虚拟机的性能瓶颈，并提出了初步的优化方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题来源和背景

1.2国内外研究现状

1.3本文的工作

1.4本文的组织

第二章“龙芯”平台Java运行环境研究

2.1“龙芯”平台及其指令集简介

2.2 Java体系结构研究

2.2.1 Java虚拟机的执行引擎

2.2.2 Java虚拟机的生命周期

2.2.3 Java虚拟机中的线程

2.2.4运行时数据区

2.3 JDK6 Java虚拟机体系结构介绍

2.3.1内存模型与垃圾收集器

2.3.2 HotSpot虚拟机JIT编译器

2.3.3 JDK6工程源代码树体系结构

2.4本章小结

第三章 JDK6 HotSpot虚拟机的分析与移植

3.1 Java虚拟机启动过程

3.2移植线索分析及通用寄存器使用的约定

3.3汇编器的移植

3.3.1汇编机器代码的包装

3.3.2汇编器代码缓冲区

3.4解释器的研究与移植

3.4.1解释器体系结构研究

3.4.2“龙芯”平台上模板表的实现

3.4.3解释器解释执行方法的实现

3.4.4解释执行异常处理

3.5 JIT编译器的研究与移植

3.5.1 JIT编译器体系结构研究

3.5.2 JIT编译Java方法的编译阶段流程的实现

3.5.3 JIT编译的寄存器分配及方法的处理

3.5.4 JIT编译器异常的处理

3.6本章小结

第四章“龙芯”乎台上JDK6 HotSpot虚拟机的调试

4.1调试的工具以及方法

4.1.1使用GDB，JDB来调试Java虚拟机

4.1.2利用Java虚拟机崩溃时生成的错误报表

4.1.3 Debug版libjvm.so调试

4.2 JDK6 Hotspot虚拟机中两则bug调试举例

4.2.1 HotSpot虚拟机执行Java2Demo.jar提示stack_guard_state错误崩溃

4.2.2 HotSpot虚拟机在使用callee-saved和called-saved寄存器上bug的排除

4.3本章小结

第五章 JDK6 HotSpot的性能分析

5.1 JVM98性能分析工具集

5.2 Oprofile对HotSpot性能分析

5.2.1 Oprofile工作原理

5.2.2性能分析

5.3本章小结

第六章总结和展望

6.1本文工作总结

6.2下一步的工作

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢