20、嵌入式Java的硬件支持与Java与硬件协处理器的交互

嵌入式Java的硬件支持与Java与硬件协处理器的交互

1. 嵌入式Java的硬件缓存支持

Java程序严重依赖堆上分配的对象以及带有垃圾回收器的自动内存管理，这导致其数据使用模式与C程序等不同。因此，为Java程序执行优化的系统可以从专门的缓存（对象缓存）中受益。

1.1 对象缓存组织

对象缓存的一种可能组织方式是通过对象引用和字段索引来访问。例如，在一个关联性为2且每个缓存行有四个字段的对象缓存中，所有标签存储器会与对象引用并行比较，同时检查各个字段的有效位，字段索引用于选择有效位多路复用器，标签比较和有效位选择的输出被送入编码器，以提供所选的缓存行，行索引和字段索引连接起来构成数据缓存的地址。

1.2 不同项目的对象缓存方案

• Mushroom项目 ：该项目提出的对象缓存通过对象标识符（Java世界中的句柄）和字段偏移的组合进行索引。为优化命中率，探索了不同的组合方式，最有效的缓存索引哈希函数是上偏移位（低位用于选择缓存行中的字）与下对象标识符位的异或。仅考虑命中率时，块大小为32和64字节的缓存表现最佳，但在实际未命中惩罚的假设下，16和32字节行大小的缓存会导致每个字段访问的平均访问时间更低。对于基于间接访问的对象，研究了两种数据结构（实际对象和指向该对象的间接引用）的公共缓存和分离缓存，最佳配置是大对象缓存和小句柄间接引用缓存。
• [420]项目 ：提出了面向对象的Java处理器架构支持，包括对象缓存、扩展折叠和虚拟调度缓存。对象缓存由对象引用（部分）和字段偏移索引，虚拟方法缓存旨在避免虚拟调度表以节省嵌入式设备