Java Card是一种可运行Java小应用程序的智能卡,随着全球EMV迁移及国内金卡工程的大力推动,Java Card在金融领域的应用越来越广泛,下一代银行卡全面迁移到Java Card已是箭在弦上,然而,自从诞生之日起就一直困扰Java Card的运行性能较低及系统组件无法更新的问题,依然在束缚着其进一步的发展。论文研究Java Card软硬件体系结构和运行原理,针对Java Card执行引擎和存储系统架构展开优化研究工作,力图从根本上推动制约Java Card技术发展桎梏的突破。论文提出了基于反馈的JCVM旨令预调度技术,针对金融领域应用,收集运行时字节码指令及本地方法执行的统计信息,提出了指令流加权控制流程图的概念以及在此之上的一个指令编排算法,实现了解释器及本地方法库的预调度,在目标体系架构中,将热点指令处理函数及本地方法的布局按照应用反馈的统计信息重新编排,增强了Java Card执行引擎的运行时局部性；提出了一个基于MMU的Java Card存储架构设计方案,以及基于此存储架构的Java Card系统组件更新方法,在不破坏Java Card安全性的前提下,实现了不换卡完成Java Card系统组件的更新,有效应对系统漏洞的出现。论文最后通过实验验证,分析了基于反馈的JCVM指令预调度技术对Java Card系统性能的提升效果；验证了基于MMU的Java Card系统组件更新方案的可行性；利用Java Card性能评估基准测试平台,将本项目系统与当前一些典型商用卡片做了对比测试,在此基础上,针对性的提出了下一步优化方案。