随着芯片设计技术以及深亚微米工艺的不断提升,将整个系统包括核心处理器、外围控制器与软件代码等系统必备的组件与模块集成到一块小型芯片上已成为大势所趋。因此,SoC的概念应运而生。SoC(片上系统,System—on-Chip)的发展是超高集成度处理芯片技术研究的主流发展方向,更是当代电子系统产品不断追求Turn—key策略的必然选择。　　 在高速发展的嵌入式电子系统,尤其是消费类电子产品,其更新换代的速度远比其它电子系统要快。如何选择一种既拥有强大硬件功能的支持,又可快速开发软件应用的解决方案是研发人员长期以来一直在探讨的问题。近年来,Java技术以其高安全性,跨平台性,严封装性等优点被广泛应用到各类电子系统,范围从大型网络服务器至小型嵌入式系统都可以见到Java技术的身影。特别是Java技术的跨平台特性,“一次开发,随处运行”,将减少大量的研发投入和耗时。加之Java的开源特性,更使得基于Java的资源比基于其它计算机语言的资源要丰富,资源更新也更为迅速和及时。　　 然而,Java技术在嵌入式领域的应用遇到了一些问题,其中最主要的就是Java程序运行效率较低,消耗过多的存储器资源。这是因为Java为了保证跨平台运行特性采用了虚拟机技术。在上层Java应用和底层硬件平台间植入了中间件Java虚拟机,使得Java程序在嵌入式系统中运行必须经过软件翻译的过程。　　 面对软件Java虚拟机实现方案的这些困惑,为嵌入式系统设计专用的Java处理器是较好的解决方法。本研究课题的设计目标是通过芯片级的方式实现Java虚拟机,最终在自主研发的.Java处理器上直接运行由标准.Java编译器生成的Java字节码程序。　　 经过在全球范围内进行Java处理器的研究发现,对于商用型芯片,国外只有作为协处理器角色的.Java处理技术在大范围使用,国内并无相应芯片:对于学术型研究,国内外均专注于理论研究及原型开发,部分通过FPGA建模实现,并没有一款通过ASIC方式进行最终验证的Java处理器。本次课题将采用RISC架构,设计出一种基于AMBA总线的高性能Java处理器,和已有的Java处理内核相比具备高运算量处理能力。为了增强芯片实用性和拓展应用范围,将采用SoC的设计方法和低功耗设计策略,将该Java处理器核和多种通用外设控制器集成至同一块芯片中,并通过MPW流片验证。最终设计出一套相应的开发平台,验证该款Java专用处理器SoC芯片的高性能、低功耗、小面积等特性。　　 该Java处理器采用0.18um Logic工艺进行MPW流片,芯片内核面积约为2×2mm2,其中Java处理核约占总面积的40％,芯片最高运行频率高达250MHz以上,功耗约为0.6mW/MHz。最终实测运行Java,程序性能较FPGA实现提升2—3倍处理速度。