臺灣博碩士論文加值系統

Java程式語言最初由昇陽電腦公司開發，並在1995年發布，而在2007年5月8日以GNU General Public License授權方式將所有的Java' s核心代碼發佈為免費的公開源碼。 因為Java在網路和檔案連結的安全機制，及優越跨平台能力，主要的網頁瀏覽器立即將安全性極高的Java applets合併在網頁平台上，使得Java近年來變得相當流行。 Java語言的創作有五個主要目標： “簡單和物件導向” 、 “強健性和安全性” 、 “結構中立和可攜性” 、 “高效率執行性能” 、 “直譯式，執行緒和動態” 。
其中可攜性是Java的主要特徵，意指以Java語言撰寫的程式應該能在所有能支援Java的硬體或作業系統的平台上執行。 這是因為Java程式透過編譯器轉成與硬體無關的Java byte-code，然後經由虛擬機器(VM)直譯後才在實際的硬體上執行。 然而虛擬機會降低平台的執行速度，這個問題可由嵌入式Java處理器來解決，尤其是在小型的消費電子產品上使用。
於本論文，將在一顆FPGA晶片上實現一個能直接執行Java byte-code的微處理機，以便用於許多嵌入式系統的開發。 這個處理器核心應該要小巧和有效率，如此更多的周邊設備可以整合在這FPGA裡。
picoJava是一個昇陽電腦公司特別開發執行bytecode的微處理器，它的原始碼可在 Sun Community Source License裡得到。 依此，本論文在Altera DE2 FPGA開發板上移植與驗證昇陽公司的picoJava-II處理器。

Java is a programming language originally developed by Sun Microsystems and released in 1995, and on 8 May 2007 Sun released all of Java's core code free and open-source under the GNU General Public License. Because of the network- and file-access restrictions, and cross-platform capability, major web browsers soon incorporated the ability to run secure Java applets within web pages, and Java quickly became popular recently. There were five primary goals in the creation of the Java language: "simple and object oriented", "robust and secure", "architecture neutral and portable", "execute with high performance", "interpreted, threaded, and dynamic".
The main characteristic of Java is portability, which means that computer programs written in the Java language should be able to run on any supported hardware/operating-system platform. This is achieved by compiling the Java language code to Java bytecode and to be interpreted by a virtual machine (VM) written specifically for the host hardware. This virtual machine is however slow down the platform performance, an embedded Java processor can solve this problem especially for small consumer electronic products.
In this thesis a microprocessor to carry out the Java bytecode directly was developed on a FPGA chip that can be used in many embedded systems. This processor core should be small and efficiency enough, so that more peripherals can be integrated inside the FPGA.
picoJava is a native bytecode execution microprocessor from Sun Microsystems. Its source code is available under the Sun Community Source License. This thesis will implement the Sun picoJava-II on an Altera DE2 FPGA development board accordingly.

摘要 ii
英文摘要 iii
目次 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1-1
1.1 前言 1-1
1.2 研究動機與目的 1-1
1.3 研究方法與步驟 1-2
1.4 論文架構 1-4
第二章 Java理論與原理 2-1
2.1 Java簡介 2-1
2.2 典型Java環境的基本元件 2-4
2.3 Java語言擁有的特徵 2-8
2.3.1 物件導向 2-8
2.3.2 分散式運算 2-9
2.3.3 簡單 2-9
2.3.4 多執行緒 2-9
2.3.5 安全性 2-10
2.3.6 跨平台 2-11
2.3.6.1 平台相依程式 2-11
2.3.6.2 跨平台程式 2-13
2.4 Java虛擬機器 2-14
2.4.1 Java位元碼 2-14
第三章 PicoJava-II理論與原理 3-1
3.1 picoJava-II簡介 3-1
3.2 picoJava-II CPU 微體系結構 3-3
3.2.1 picoJava-II概述 3-3
3.2.2 picoJava-II中的管線 3-5
3.2.3 指令折疊 3-7
3.3 picoJava-II指令系統 3-9
第四章 研究開發環境 4-1
4.1 DE2發展板 4-1
4.1.1 Cyclone II FPGA晶片特色 4-2
4.2 Quartus II編譯合成軟體 4-3
4.3 Cygwin 4-4
4.3.1 Cygwin簡介 4-4
4.4 LabVIEW 7.1 4-6
4.4.1 LabVIEW簡介 4-6
4.4.2 LabVIEW基本介紹 4-7
第五章 LabVIEW串列傳輸設計 5-1
5.1 RS-232的介紹 5-1
5.2 LabVIEW串列通訊VIs及設計 5-3
第六章 系統實現與驗證 6-12
6.1 picoJava-II之硬體電路 6-1
6.2 Java跨平台驗證 6-3
6.2.1 Java執行於Windows 6-3
6.2.2 Java執行於Linux 6-3
6.2.3 Java執行於Palm PDA 6-4
6.3 RS-232通訊驗證 6-6
6.4 實驗結果分析 6-10
第七章 結論與未來展望 7-1
7.1 結論 7-1
7.2 未來展望 7-1
參考文獻 R-1
附錄A IM4.java程式碼 A-1
附錄B Te1.java程式碼 B-1
附錄C Te2.java程式碼 C-1

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