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，并著手解決在為評估軟件資源耗用量提供一個簡易并且安全的架構(gòu)時所出現(xiàn)的問題。該評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，通過實現(xiàn)Java應(yīng)用程序的動態(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。對于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用而而言，這是一個嶄新、具有深遠(yuǎn)意義的貢獻。 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。航空電子或機器人嵌入式軟件包含有需要由后臺操作系統(tǒng)支持的固有的、實時約束條件。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：帶有多個時鐘的共享內(nèi)存式多處理器、只有若干個內(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）的資源耗用量評估。我們的第二個挑戰(zhàn)是要在小型嵌入式設(shè)備（如移動電話和個人數(shù)字助理（PDA）上實現(xiàn)Java的應(yīng)用。這將支持應(yīng)用程序的動態(tài)下載，并且會極大地改變嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)生命周期。 預(yù)測嵌入式軟件的資源耗用量：靜態(tài)最差情況執(zhí)行時間分析 為了檢驗系統(tǒng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)它的實時和資源約束，預(yù)測嵌入式軟件需求的資源量是最重要的。在硬實時嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)中，尤其重要的是去預(yù)測任務(wù)的最差情況執(zhí)行時間（WCET，下略），以便證明任務(wù)能夠在限時內(nèi)完成。 我們正在開展的研究涉及到自動獲得某一特定硬件上應(yīng)用程序執(zhí)行時間的上界。應(yīng)用程序源代碼的靜態(tài)分析被應(yīng)用于驗證靜態(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)行檢測的首選，這是因為這些方法的后者需要對某一軟件上的所有可能輸入進行探測，進而檢測它的最長執(zhí)行路徑。處理器的硬件模型被應(yīng)用去獲得WCET控制序列。對硬件模型的應(yīng)用（而不是對實際硬件的應(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，為了實現(xiàn)對截止期的核查，靜態(tài)WCET分析方法可以幫助選擇或者計算應(yīng)用于實時嵌入式系統(tǒng)的硬件，并且可以服務(wù)于不同應(yīng)用程序的執(zhí)行策略對比中。我們在靜態(tài)WCET分析方法研究上的一個成果是開放源碼分析器Heptane（請看圖一），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)計語言中。 [ALIGN=CENTER] 圖一：Heptane靜態(tài)WCET分析工具[/ALIGN] 我們認(rèn)為，對嵌入式軟件的資源耗用量的早期的一個評估使得嵌入式系統(tǒng)約束（有限的時間，內(nèi)存和能量）的匹配性得以在應(yīng)用程序開發(fā)生命周期中驗證。往后，我們正在展開的對靜態(tài)時間評估的工作將會延伸到其他嵌入式系統(tǒng)中不足的資源上，如能源耗用量。對于硬實時嵌入式系統(tǒng)來說，這是一個具有挑戰(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，可以為用戶擴展無線個人數(shù)字助理（WPDA，下略）的應(yīng)用。第一，Java是便攜式的，因此它是獨立于硬件平臺的。在普遍深入的嵌入式市場中，這對于降低應(yīng)用程序開發(fā)成本十分很重要。由于Java可以在任何地方運行，所以應(yīng)用程序開發(fā)可以在一臺桌上型電腦中完成，而不需要目標(biāo)硬件平臺的支持。這是嵌入式體系應(yīng)用程序開發(fā)生命周期上的一個強間斷。第二，Java支持動態(tài)應(yīng)用程序下載并且可以很好地支持WPDA的應(yīng)用擴展（請看圖二）。 [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，但是它的一個主要缺點是它對為運行程序的資源有苛刻的需求。這些資源包括記憶容量、執(zhí)行時間和能量耗用量，其都是為嵌入式系統(tǒng)折衷設(shè)想檢測的一些典型資源。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)行時間、能量和內(nèi)存耗用量之間獲得一個折衷的WPDA體系提供一個Java執(zhí)行環(huán)境。在研究過程中，我們首先測定對能量耗用量影響極深的Java操作碼。然后，我們設(shè)計一個新方法去構(gòu)建一個基于模塊分解的Java執(zhí)行環(huán)境。通過應(yīng)用模塊性，我們便可以為一個特定的處理器特殊化Java虛擬機（JVM，下略）上的一些部分（例如去開發(fā)數(shù)字信號處理（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基于Omap Texas Instruments平臺（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)作上提供一個高性能的Java嵌入式平臺。 如今，嵌入式系統(tǒng)對外部世界都很封閉，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Java的研究，特別是對Java自身性能的研究，對于構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計人員來說，Java會是一個很有價值的工具。對于用戶來說，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)計得到廣泛應(yīng)用的應(yīng)用程序變得更加容易。對于設(shè)計者來說，Java實現(xiàn)了一種強大的打字型目標(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。