随着集成电路技术的发展,嵌入式系统正在被越来越广泛地使用.从网络、系统控制等高性能设备到个人数字助手(PDA)和手机,都可以见到它的身影.而随着互联网应用市场的高速发展,人们对Java的使用投入了极大的兴趣.仅管Java语言最初因网络发展的需要而产生,但其指令短小、安全、平台无关的特点使得它开始在嵌入式系统中被大量使用,特别是对于那些便携式设备,Java的那些特点似乎生来就是为它们而准备的.嵌入式系统中的关键部分是微处理器,它基本决定了整个嵌入式系统的性能.我们工作的目标是设计一个针对嵌入式系统的微处理器,它执行Java语言有较好性能,并且兼容一种RISC指令集(选用ARM或者MIPS指令集).在20世纪80年代提出的RISC结构的处理器相当适合嵌入式系统的使用.由高级RISC机器公司提供的ARMR处理器和由MIPS技术公司提供的MIPSR处理器是现在世界上最著名和使用最广泛的嵌入式通用微处理器.文中我们将讨论基于嵌入式系统RISC微处理器的Java平台,它的几种实现方式的特点和异同,并提出能以低成本实现基于RISC设计的硬件直接执行Java的字节码.该文中,我们需要设计两个32位嵌入式RISC处理器分别兼容ARM7和MIPS2000.它们是一种新的32位微处理器结构和有一种附加加速JCVM的硬件.在这两个处理器中,不仅能执行本地指令集而且支持Java卡虚拟机指令集.这些处理器的特点是有两个程序执行状态:Java状态和本地状态.我们在两个处理器中分别采用了不同的硬件加速技术来提高Java的执行效率.这些技术包括堆栈寄存器堆、快速本地变量、指令折叠、堆栈指示等.它们能在两个状态间无缝切换,这使得用户能方便地使用Java应用程序和原始的RISC程序而不需要增加额外的处理器.而提高Java执行能力仅仅需要在原初的RISC芯片中增加很小的面积.最后,我们使用TSMC的0.18umCMOS工艺库,完成这些芯片的设计,并使用Xilinx的FPGA板作为我们的硬件验证平台,它能为其它类似的嵌入式微处理器和Java硬件IP的设计提供一个系统环境.