A selective dynamic compiler for embedded Java virtual machine targeting ARM processors

Abstract

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2004-2005Ce travail présente une nouvelle technique de compilation dynamique sélective pour les systèmes embarqués avec processeurs ARM. Ce compilateur a été intégré dans la plateforme J2ME/CLDC (Java 2 Micro Edition for Connected Limited Device Con- figuration). L’objectif principal de notre travail est d’obtenir une machine virtuelle accélérée, légère et compacte prête pour l’exécution sur les systèmes embarqués. Cela est atteint par l’implémentation d’un compilateur dynamique sélectif pour l’architecture ARM dans la Kilo machine virtuelle de Sun (KVM). Ce compilateur est appelé Armed E-Bunny. Premièrement, on présente la plateforme Java, le Java 2 Micro Edition(J2ME) pour les systèmes embarqués et les composants de la machine virtuelle Java. Ensuite, on discute les différentes techniques d’accélération pour la machine virtuelle Java et on détaille le principe de la compilation dynamique. Enfin, on illustre l’architecture, le design (la conception), l’implémentation et les résultats expérimentaux de notre compilateur dynamique sélective Armed E-Bunny. La version modifiée de KVM a été portée sur un ordinateur de poche (PDA) et a été testée en utilisant un benchmark standard de J2ME. Les résultats expérimentaux de la performance montrent une accélération de 360 % par rapport à la dernière version de la KVM de Sun avec un espace mémoire additionnel qui n’excède pas 119 kilobytes.This work presents a new selective dynamic compilation technique targeting ARM 16/32-bit embedded system processors. This compiler is built inside the J2ME/CLDC (Java 2 Micro Edition for Connected Limited Device Configuration) platform. The primary objective of our work is to come up with an efficient, lightweight and low-footprint accelerated Java virtual machine ready to be executed on embedded machines. This is achieved by implementing a selective ARM dynamic compiler called Armed E-Bunny into Sun’s Kilobyte Virtual Machine (KVM). We first present the Java platform, Java 2 Micro Edition (J2ME) for embedded systems and Java virtual machine components. Then, we discuss the different acceleration techniques for Java virtual machine and we detail the principle of dynamic compilation. After that we illustrate the architecture, design, implementation and experimental results of our selective dynamic compiler Armed E-Bunny. The modified KVM is ported on a handheld PDA and is tested using standard J2ME benchmarks. The experimental results on its performance demonstrate that a speedup of 360% over the last version of Sun’s KVM is accomplished with a footprint overhead that does not exceed 119 kilobytes