Ongoing work at INRIA Rennes concerns embedded system software, and addresses the problems presented in providing an easy and safe framework for estimating software‘s resource consumption, which is a difficult task when done manually by a benchmarking approach. Further, by enabling dynamic download of Java applications, a discontinuity in the embedded application development life cycle is introduced. This is a new and significant contribution towards opening up the use of embedded systems. 正在法國(guó)INRIA雷恩研究所（Institut national de recherche en informatique et en automatique）開展的工作涉及到嵌入式系統(tǒng)軟件，并著手解決在為評(píng)估軟件資源耗用量提供一個(gè)簡(jiǎn)易并且安全的架構(gòu)時(shí)所出現(xiàn)的問題。該評(píng)估工作如果通過基準(zhǔn)方法靠人工完成，將是一件困難的任務(wù)。此外，通過實(shí)現(xiàn)Java應(yīng)用程序的動(dòng)態(tài)下載，本文介紹了一種在嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)周期中的非連續(xù)方法。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用而而言，這是一個(gè)嶄新、具有深遠(yuǎn)意義的貢獻(xiàn)。 傳統(tǒng)上說，嵌入式軟件的開發(fā)必須考慮源自于軟件本身或者嵌入式體系結(jié)果的一些約束條件。航空電子或機(jī)器人嵌入式軟件包含有需要由后臺(tái)操作系統(tǒng)支持的固有的、實(shí)時(shí)約束條件。至于嵌入式體系，資源受限和由客戶自主定義的資源問題（如：帶有多個(gè)時(shí)鐘的共享內(nèi)存式多處理器、只有若干個(gè)內(nèi)存模型的小容量問題、有限的蓄電池容量）使得搭建一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)更加復(fù)雜。 為了使嵌入式系統(tǒng)開發(fā)變得更加容易，我們要解決兩個(gè)不同的、并未出現(xiàn)在現(xiàn)行嵌入式系統(tǒng)中的挑戰(zhàn)。我們首先關(guān)注的是嵌入式軟件（CPU、能量或內(nèi)存）的資源耗用量評(píng)估。我們的第二個(gè)挑戰(zhàn)是要在小型嵌入式設(shè)備（如移動(dòng)電話和個(gè)人數(shù)字助理（PDA）上實(shí)現(xiàn)Java的應(yīng)用。這將支持應(yīng)用程序的動(dòng)態(tài)下載，并且會(huì)極大地改變嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)生命周期。 預(yù)測(cè)嵌入式軟件的資源耗用量：靜態(tài)最差情況執(zhí)行時(shí)間分析 為了檢驗(yàn)系統(tǒng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)它的實(shí)時(shí)和資源約束，預(yù)測(cè)嵌入式軟件需求的資源量是最重要的。在硬實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)中，尤其重要的是去預(yù)測(cè)任務(wù)的最差情況執(zhí)行時(shí)間（WCET，下略），以便證明任務(wù)能夠在限時(shí)內(nèi)完成。 我們正在開展的研究涉及到自動(dòng)獲得某一特定硬件上應(yīng)用程序執(zhí)行時(shí)間的上界。應(yīng)用程序源代碼的靜態(tài)分析被應(yīng)用于驗(yàn)證靜態(tài)最差情況執(zhí)行的情景；靜態(tài)分析方法已經(jīng)成為執(zhí)行檢測(cè)的首選，這是因?yàn)檫@些方法的后者需要對(duì)某一軟件上的所有可能輸入進(jìn)行探測(cè)，進(jìn)而檢測(cè)它的最長(zhǎng)執(zhí)行路徑。處理器的硬件模型被應(yīng)用去獲得WCET控制序列。對(duì)硬件模型的應(yīng)用（而不是對(duì)實(shí)際硬件的應(yīng)用）使得靜態(tài)WCET分析方法在早期就被應(yīng)用于應(yīng)用程序開發(fā)生命周期中。另處，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)截止期的核查，靜態(tài)WCET分析方法可以幫助選擇或者計(jì)算應(yīng)用于實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)的硬件，并且可以服務(wù)于不同應(yīng)用程序的執(zhí)行策略對(duì)比中。我們?cè)陟o態(tài)WCET分析方法研究上的一個(gè)成果是開放源碼分析器Heptane（請(qǐng)看圖一），其目的在于在按次序排列執(zhí)行的、帶有高速緩沖存儲(chǔ)器和管道執(zhí)行的處理器上獲得WCET。Heptane的模塊性允許其接入到不同的目標(biāo)處理器和程序設(shè)計(jì)語言中。 [ALIGN=CENTER] 圖一：Heptane靜態(tài)WCET分析工具[/ALIGN] 我們認(rèn)為，對(duì)嵌入式軟件的資源耗用量的早期的一個(gè)評(píng)估使得嵌入式系統(tǒng)約束（有限的時(shí)間，內(nèi)存和能量）的匹配性得以在應(yīng)用程序開發(fā)生命周期中驗(yàn)證。往后，我們正在展開的對(duì)靜態(tài)時(shí)間評(píng)估的工作將會(huì)延伸到其他嵌入式系統(tǒng)中不足的資源上，如能源耗用量。對(duì)于硬實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)來說，這是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的斬新難題。 將Java引入到小型內(nèi)嵌內(nèi)設(shè)備中 Java有著自身一些重要優(yōu)勢(shì)，可以為用戶擴(kuò)展無線個(gè)人數(shù)字助理（WPDA，下略）的應(yīng)用。第一，Java是便攜式的，因此它是獨(dú)立于硬件平臺(tái)的。在普遍深入的嵌入式市場(chǎng)中，這對(duì)于降低應(yīng)用程序開發(fā)成本十分很重要。由于Java可以在任何地方運(yùn)行，所以應(yīng)用程序開發(fā)可以在一臺(tái)桌上型電腦中完成，而不需要目標(biāo)硬件平臺(tái)的支持。這是嵌入式體系應(yīng)用程序開發(fā)生命周期上的一個(gè)強(qiáng)間斷。第二，Java支持動(dòng)態(tài)應(yīng)用程序下載并且可以很好地支持WPDA的應(yīng)用擴(kuò)展（請(qǐng)看圖二）。 [ALIGN=CENTER] 圖二：將Java引入到小型內(nèi)嵌內(nèi)設(shè)備中[/ALIGN] 基于這些理由，Java為這些嵌入式環(huán)境帶來許多好處。然而，即使Java展示出許多潛在優(yōu)勢(shì)，但是它的一個(gè)主要缺點(diǎn)是它對(duì)為運(yùn)行程序的資源有苛刻的需求。這些資源包括記憶容量、執(zhí)行時(shí)間和能量耗用量，其都是為嵌入式系統(tǒng)折衷設(shè)想檢測(cè)的一些典型資源。因此，很明顯地，Java的成功是以能夠有效利用資源的Java執(zhí)行環(huán)境的可用性為條件的。 在過去的四年里，我們開展的研究是與Texas Instruments共同完成的，目的在于為允許在執(zhí)行時(shí)間、能量和內(nèi)存耗用量之間獲得一個(gè)折衷的WPDA體系提供一個(gè)Java執(zhí)行環(huán)境。在研究過程中，我們首先測(cè)定對(duì)能量耗用量影響極深的Java操作碼。然后，我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)新方法去構(gòu)建一個(gè)基于模塊分解的Java執(zhí)行環(huán)境。通過應(yīng)用模塊性，我們便可以為一個(gè)特定的處理器特殊化Java虛擬機(jī)（JVM，下略）上的一些部分（例如去開發(fā)數(shù)字信號(hào)處理（DSP）器的低功耗特性，使能量消耗最小化）。最后，我們從最開始執(zhí)行我們的JVM，并且使其生效在一個(gè)基于Omap Texas Instruments平臺(tái)（一種共享內(nèi)存異類多處理器）的WPDA體系上。我們現(xiàn)行的工作集中于研究怎樣在有力的硬件和軟件協(xié)作上提供一個(gè)高性能的Java嵌入式平臺(tái)。 如今，嵌入式系統(tǒng)對(duì)外部世界都很封閉，并且它的開發(fā)也是困難重重。許多系統(tǒng)都使用匯編語言或者C語言。由于我們對(duì)Java的研究，特別是對(duì)Java自身性能的研究，對(duì)于構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員來說，Java會(huì)是一個(gè)很有價(jià)值的工具。對(duì)于用戶來說，這使得嵌入式系統(tǒng)更公開化。這些特性也使得配置和設(shè)計(jì)得到廣泛應(yīng)用的應(yīng)用程序變得更加容易。對(duì)于設(shè)計(jì)者來說，Java實(shí)現(xiàn)了一種強(qiáng)大的打字型目標(biāo)語言的應(yīng)用，而不是基本語言（如C語言或匯編語言）的應(yīng)用。