嵌入式Linux&Java for ARM

首先需要了解一些概念：
浮點運算是指浮點數參與的運算，因爲無法精確表示而進行近似或舍入。浮點運算就是實數運算，因爲計算機只能存儲整數，所以實數都是約數，這樣浮點運算是很慢的而且會有誤差。假如一臺機器是32位的，32位都用來表示整數的話，那麼對於無符號整數就是0到2^32-1，對於有符號的話就是-2^31到2^31-1。
浮點運算單元是專用於浮點運算的處理單元，以前的FPU是一種單獨芯片，在486之後，英特爾把FPU集成在CPU之內。
VFP (Vector Floating Point)從ARMv5開始，就有可選的 VFP模塊，當然如 Cortex-A8, Cortex-A9 和 Cortex-A5 可以配置成不帶VFP的模式供芯片廠商選擇。VFP經過若干年的發展，有VFPv2 (一些 ARM9 / ARM11)、 VFPv3-D16（只使用16個浮點寄存器，默認爲32個）和VFPv3+NEON (如大多數的Cortex-A8芯片)。對於包含NEON的ARM芯片，NEON一般和VFP共用寄存器。


硬浮點Hard-float
編譯器將代碼直接編譯成發射給硬件浮點協處理器（浮點運算單元FPU）去執行。FPU通常有一套額外的寄存器來完成浮點參數傳遞和運算。


軟浮點 Soft-float
編譯器把浮點運算轉換成浮點運算的函數調用和庫函數調用，沒有FPU的指令調用，也沒有浮點寄存器的參數傳遞。浮點參數的傳遞也是通過ARM寄存器或者堆棧完成。 現在的Linux系統默認編譯選擇使用hard-float，即使系統沒有任何浮點處理器單元，這就會產生非法指令和異常。因而一般的系統鏡像都採用軟浮點以兼容沒有VFP的處理器。


armel和armhf ABI
在armel中，關於浮點數計算的約定有三種。以gcc爲例，對應的-mfloat-abi參數值有三個：soft,softfp,hard。
soft是指所有浮點運算全部在軟件層實現，效率當然不高，會存在不必要的浮點到整數、整數到浮點的轉換，只適合於早期沒有浮點計算單元的ARM處理器；softfp是目前armel的默認設置，它將浮點計算交給FPU處理，但函數參數的傳遞使用通用的整型寄存器而不是FPU寄存器；
hard則使用FPU浮點寄存器將函數參數傳遞給FPU處理。
需要注意的是，在兼容性上，soft與後兩者是兼容的，但softfp和hard兩種模式不兼容。默認情況下，armel使用softfp，因此將hard模式的armel單獨作爲一個abi，稱之爲armhf。而使用hard模式，在每次浮點相關函數調用時，平均能節省20個CPU週期。對ARM這樣每個週期都很重要的體系結構來說，這樣的提升無疑是巨大的。在完全不改變源碼和配置的情況下，在一些應用程序上，使用armhf能得到20%——25%的性能提升。對一些嚴重依賴於浮點運算的程序，更是可以達到300%的性能提升。


Soft-float和hard-float的編譯選項
kernel、rootfs和app編譯的時候，指定的必須保持一致才行。
在CodeSourcery gcc的編譯參數上，使用-mfloat-abi=name來指定浮點運算處理方式。-mfpu=name來指定浮點協處理的類型。可選類型如fpa，fpe2，fpe3，maverick，vfp，vfpv3，vfpv3-fp16，vfpv3-d16，vfpv3-d16-fp16，vfpv3xd，vfpv3xd-fp16，neon，neon-fp16，vfpv4，vfpv4-d16，fpv4-sp-d16，neon-vfpv4等。使用-mfloat-abi=hard (等價於-mhard-float) -mfpu=vfp來選擇編譯成硬浮點。使用-mfloat-abi=softfp就能兼容帶VFP的硬件以及soft-float的軟件實現，運行時的連接器ld.so會在執行浮點運算時對於運算單元的選擇，是直接的硬件調用還是庫函數調用，是執行/lib還是/lib/vfp下的libm。-mfloat-abi=soft （等價於-msoft-float）直接調用軟浮點實現庫。


armhf的開啓需要硬件的支持，在Debian的wiki上要求ARMv7 CPU、Thumb-2指令集以及VFP3D16浮點處理器。
在gcc的編譯參數上，使用-mfloat-abi=hard -mfpu=vfp即可。
在工具上，CodeSourcery最早支持hard模式。或者，也可已自己編譯工具鏈。


ARM的Jazelle技術使Java加速得到比基於軟件的Java虛擬機(JVM)高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。CPU功能上增加DSP指令集提供增強的16位和32位算術運算能力，提高了性能和靈活性。ARM微處理器的在較新的體系結構中支持兩種指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令爲32位的長度，Thumb指令爲16位長度。Thumb指令集爲ARM指令集的功能子集，但與等價的ARM代碼相比較，可節省30%～40%以上的存儲空間，同時具備32位代碼的所有優點。


體系結構
1 CISC（Complex　Instruction　Set　Computer，複雜指令集計算機）
在CISC指令集的各種指令中，大約有20%的指令會被反覆使用，佔整個程序代碼的80%。而餘下的80%的指令卻不經常使用，在程序設計中只佔20%。
2 RISC（Reduced　Instruction　Set　Computer，精簡指令集計算機）
RISC結構優先選取使用頻最高的簡單指令，避免複雜指令；將指令長度固定，指令格式和尋地方式種類減少；以控制邏輯爲主，不用或少用微碼控制等。

ARM和Intel處理器的第一個區別是，前者使用精簡指令集（RISC），而後者使用複雜指令集（CISC)。

瞭解了以上那些概念，其實真正將Java虛擬機移植到arm上很簡單，主要是出現一些問題就可能要參考上述那些概念了，可能要做一些小的修改。直接去Oracle官網下載arm版本的JDK，解壓後拷貝到嵌入式Linux操作系統中，一般是eMMC或SD卡上。然後配置一下環境變量就可以了，可以在系統profile文件中進行配置，如果每次系統重啓profile文件又變回原來的樣子的話，可以在系統啓動初始化腳本文件中進行設置。
  export JAVA_HOME=/run/media/mmcblk0p1/jdk1.8.0_131
  export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
  export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

參考鏈接：http://www.th7.cn/system/lin/201507/122029.shtml    http://www.veryarm.com/872.html