[发明专利]硬件JavaTM字节码译码器

说明书

技术领域

本发明通常涉及计算机系统，特别涉及采用虚拟计算装置的硬件处理 器。

发明背景

Java^TM是一个著名的面向对象的编程语言，由Sun Microsystems^TM开 发。近来，Java^TM的使用已经越来越受欢迎，特别是在互联网领域，因为 在平台和操作系统上Java^TM具有简单、分布式的、且可移植的优点。

大多数传统编程语言使用一个编译器(compiler)来将程序源代码翻 译成机器代码或处理器指令，它们是一个特定操作系统的中央处理单元 (CPU)的原生(native)指令。但是，一旦完成翻译，程序将仅能够在此特 定操作系统上执行。为了便于在不同操作系统上执行程序，初始源代码必 须被重新编译用于不同操作系统的CPU。

Java^TM程序通常被编译用于一个Java^TM虚拟机。Java^TM虚拟机是一个 执行编译的Java程序的抽象计算机。Java^TM虚拟机被看作“虚拟”的，因 为其以软件格式被实施在一个“真实”硬件平台和操作系统上。因此，Java^TM虚拟机需要被实施在一个特别平台上，在此平台上编译的Java程序将被执 行。

Java^TM虚拟机位于编译的Java程序和底层硬件平台以及操作系统之 间。Java^TM编程语言的可移植性主要是由Java^TM虚拟机提供，因为编译的 Java^TM程序是在Java^TM虚拟机上运行，而与是否可能在Java^TM虚拟机之下 无关。

与传统编程语言相比，Java^TM程序被编译成一种被称为Java^TM字节码 的格式。Java^TM虚拟机执行这些Java^TM字节码。因此，Java^TM字节码本质 上形成Java^TM虚拟机的机器语言。Java^TM虚拟机包括一个Java^TM编译器， 其读取Java^TM语言源的源代码(如以.java文件格式)，将源代码翻译成 Java^TM字节码。

字节码流(stream of bytecode)被看作Java^TM虚拟机执行的指令序列。 每个指令包括一个单字节操作码(one-byte opcode)以及零个或多个操作 数(operand)。操作码告诉Java^TM虚拟机可以采取什么动作。如果Java^TM虚拟机需要这些信息来执行特别的动作，紧随操作码之后的可能是其它信 息(如操作数)。

每个字节码指令有一个对应的记忆码(mnemonic)。这些记忆码本质 上形成Java^TM虚拟机的汇编语言(assembly language)。例如，一个Java^TM指令使得Java^TM虚拟机推进一个零到Java^TM堆栈上。这个指令有记忆码 ‘iconst_0’，并且其字节码值是60hex(十六进制)。iconst_0指令不需要 任何操作数。

Java^TM虚拟机的虚拟硬件包括四个基础部件：寄存器、堆栈、垃圾区 和方法区。这些部件是抽象的，就象它们组成的Java^TM虚拟机一样，但它 们在每个Java^TM虚拟机实施时，必须以某种行式存在。

Java^TM虚拟机可以寻址高达四千兆字节(gigabyte)的存储器，每个存 储器位置包括一个字节。在Java^TM虚拟机内的每个寄存器存储一个32-比 特地址。取决于Java^TM虚拟机的特定实施，堆栈、垃圾区和方法区位于四 千兆字节的寻址存储器内的某个位置。