Beaglebone 上的 Jazelle

Posted 2023-02-16

【中文标题】Beaglebone 上的 Jazelle

【英文标题】：Jazelle on Beaglebone

【发布时间】：2012-10-15 21:55:35

【问题描述】：

我需要在我的 Beaglebone 上的 Linux 上运行 Java 应用程序。我知道 ARM 内核确实支持 Jazelle 技术以在硬件中执行 Java 字节码。无论如何，我不清楚利用这项技术需要什么。我需要以某种方式“激活” Jazelle 吗？我需要一个能识别 Jazelle 的 Java 虚拟机吗？部署和运行利用 Jazelle 技术的 Java 软件的流程是什么？使用 Jazelle 是否需要许可证？

谢谢。

【参考方案1】：

Jazelle 是 ARM 架构中的一种执行模式，它“为 Java 虚拟机 (JVM) 执行字节码的硬件加速提供架构支持” - 引用自 ARM 架构手册。

看起来 Jazelle 也有两种口味； DBX 和 RCT。以下文字来自Cortex-A 系列程序员指南 (v3)。

2.2.2 JazelleJazelle-DBX（直接字节码执行）在 ARMv5TEJ 中被引入以加速 Java 性能，同时节省电力。增加内存可用性和 即时 (JIT) 编译器的改进降低了其在应用中的价值 处理器。因此，许多 ARMv7-A 处理器没有实现这个硬件 加速。

Jazelle-DBX 最适合在非常有限的系统中提供高性能 Java 内存（例如，功能手机或低成本嵌入式使用）。 在当今的系统中，它主要用于向后兼容。

2.2.3 Thumb 执行环境 (ThumbEE) 在 ARMv7-A 中引入和要求，ThumbEE 有时称为 Jazelle-RCT （运行时编译目标）。它涉及对 Thumb 指令集的微小更改， 它是在受控环境中运行时生成的代码的更好目标（例如，通过 Java、Dalvik、C#、Python 或 Perl 等托管语言）。 ThumbEE 旨在供即时 (JIT) 或提前 (AOT) 编译器使用， 它可以减少重新编译代码的代码大小。托管代码的编译在外部 本文档的范围。

据我所知，Jazelle-DBX 的大部分用途是在 Java Card 实现中，您确实希望通过一个微型芯片来提供大量性能。这个真正受限的域可以通过直接在 cpu 上执行字节码来利用一些额外的提升。

然而，与 Java 在典型桌面上首次亮相时相比，大多数现代 嵌入式 系统（如 Beaglebone）已经拥有更多的内存和 CPU 能力，这使得 Jazelle-DBX 不再是必需的。这主要是因为您将 JIT 编译到本机主机。 （JIT 实现对于 Java Card 来说太大了。）

ThumbEE / Jazelle-RCT 的实用性也值得怀疑。引用android-porting discussion:

通过所有这些来获得免费的空指针检查并不能使 很有意义。

最后，我不知道有任何 Java VM 实现使用任何 Jazelle 风格，包括 Android 的 Dalvik。 如果我必须在嵌入式设备上运行 Java，我会选择； Dalvik、JamVM 或 Java SE Embedded。

【讨论】：

顺便说一句，ThumbEE 已被弃用。

【参考方案2】：

你需要去http://infocenter.arm.com。 beaglebone 使用的是 ARMv7 的 Cortex-A8。在左侧的 Cortex-A 系列处理器下，Cortex-A8 获得最新的手册 r3v2 (rev 3.2)。在 ARM Architecture 下展开 Reference Manuals，您需要 ARMv7-AR（问题 C 是撰写本文时最新的）。

将这些信息用于我的示例

http://github.com/dwelch67/beaglebone_samples

我的 beaglebone 节目中的功能示例：

12345678                                                                        
Hello World!                                                                    
413FC082                                                                        
410330C3                                                                        
00000000                                                                        
00001131                                                                        
00000011                                                                        
00000000                                                                        
00000000                                                                        
00000000                                                                        
00000002                                                                        
13112111                                                                        
00000000                                                                        
00000000                                                                        
00000002                                                                        
12345678               

所以这似乎是一个 r3p2 (rev 3.2) 核心。正如手册所说，支持 ThumbEE、Jazelle、拇指和 ARM。

现在令人困惑的是ti网站上的TRM，ARM trm都说支持Jazelle，直到你关注这个：

Jazelle 扩展

Cortex-A8 处理器提供了 Jazelle 扩展的简单实现。这意味着处理器不会加速任何字节码的执行，所有字节码都是由软件例程执行的。

在 Jazelle 扩展的实现中：

不支持 Jazelle 状态

BXJ 指令的行为类似于 BX 指令。

这告诉我们一些事情。这是否真的意味着该处理器中没有 Jazelle 硬件，尽管其他地方都这么说？

它还向我们展示了运行 jazelle 代码你 bxj 到达那里就像你 bx 在手臂和拇指模式之间切换一样。于是我试了一下：

.globl bxjtest
bxjtest:
    ldr r0,=skip
    bxj r0
    mov r0,#1
    bx lr
skip:
    mov r0,#2
    bx lr

看起来汇编器实现了bxj

82000064 <bxjtest>:
82000064:   e59f0044    ldr r0, [pc, #68]   ; 820000b0 <GET32+0x8>
82000068:   e12fff20    bxj r0
8200006c:   e3a00001    mov r0, #1
82000070:   e12fff1e    bx  lr

82000074 <skip>:
82000074:   e3a00002    mov r0, #2
82000078:   e12fff1e    bx  lr

但代码从该地址的 arm 指令返回 2。不知道这是否意味着什么，也许您还需要做其他事情才能让 Jazelle 工作。我得到的印象是那里真的没有 jazelle 内核，我得到的印象是你去购买软件库。

Jazelle 文档似乎是您必须联系 ARM 才能访问的那种。所以我不知道如何实际使用它。

在 ARM 中进一步阅读。 ID_ISAR1寄存器显示为1表示

0b0001

在 PSR 中添加 BXJ 指令和 J 位。

此设置可能表示 Jazelle 扩展的简单实现。

然后，ID_PFR0 寄存器的 ARM ARM 描述比 TRM 包含更多信息，它说

Jazelle 扩展的一个简单实现由值 0b0001 表示。

0b0001 是我们在该寄存器中为该字段读取的内容。

我挖掘得越多，这似乎是一个“微不足道的实现”，这对我来说意味着“不存在”。 JMCR 寄存器表明，如果它是一个简单的实现，那么读取应该返回为零（RAZ）并且写入应该被忽略（WI），它们是，我写了一个，读回它是一个零。尽管如此，我尝试了 BXJ 指令，它仍然执行了 arm 代码。

【参考方案3】：

基本上，作为产品供应商，您从 ARM 获得许可（付费）在 Jazelle 技术上启用和运行您的代码的能力。费用将基于预测数量、实际结果等。我不熟悉实际的价格水平。当进入/退出 Java 代码时，需要某些代码片段来将 CPU 切换到不执行字节代码。除非您为特权付费，因为设备供应商 Jazelle 无法运行并且可以被悄悄忽略。第一代 Jazelle 解决了在 RAM 空间受限的系统上快速执行 Java 的需求，而在此之前，字节码解释器是唯一可用的选项。 JIT 需要 RAM 进行编译，早期的手机通过减小内存大小来优化低成本。一些最早的音乐手机使用 Jazelle 来提高 MIDlet 执行性能，但在随后的产品中，内存很快增长到适应各种多媒体智能手机级别的功能。然后 JIT 编译器变得可行，并且在整体性能方面实际上表现出色。 Jazelle 在大多数情况下只是将字节码映射到机器码中的二进制文件，并且可以说“不能比字节码运行得更快”。虽然 JIT 有时可以将某些系列的字节码序列映射到一个有效的本机代码，该本机代码运行得比它一次基于单个字节码操作更快。所以早期的 Jazelle 模式已经不再有用了。 RAM 的增长使 JIT 更加可行。