Procesor JAVA în Baza Arhitecturii RISC

1. Necesitatea utilizării şi particularităţile de funcţionare a Java Virtual Machine

1.1. Noţiuni generale

JAVA este un limbaj de programare concurent, orientat pe obiect. Sintaxa sa e similara cu cea a limbajului C, C++ însă concomitent exclude unele particularităţi care fac limbajele C şi C++ complexe şi confuze. Limbajul JAVA a fost conceput pentru elaborarea softului pentru reţele, astfel asigură lucrul concomitent cu mai multe calculatoare şi securitatea înaltă a datelor. Aceasta se demonstrează prin faptul că codul compilat circulă prin reţea, comunică cu calculatoarele şi asigură clienţii că nu există nici un pericol de lansare.

Popularitatea tehnologiei World Wide Web face ca limbajul JAVA să fie şi mai interesant. Posibilităţile de a realiza o pagină web cu ajutorul limbajului HTML sînt destul de limitate, deoarece în prezent e necesar de a reflecta tot mai multă şi mai multă informaţie. Deci se ajunge la întrebarea: cum de extins aceste posibilităţi.

Această problemă a fost rezolvată de către firma Sun implementînd posibilitatea de utilizare combinată a limbajului JAVA şi HTML. Astfel codul programului este copiat concomitent cu codul paginii. Înainte de a fi acceptate de către browser programele verifică dacă nu există nici un pericol de lansare şi securitatea datelor. Asemenea paginilor HTML, programele compilate sînt independente de reţea şi de calculatorul gazdă.

1.2. Destinaţia Java Virtual Machine

Java Virtual Machine (JVM) este baza ce uneşte platformele JAVA şi JAVA 2. Ea este componenta tehnologiei care duce răspunderea de independenţa hard şi soft. Ea are două funcţii de bază: executarea codului şi protecţia datelor. JVM este o maşină abstractă. Asemenea unei maşini reale, JVM are un set de instrucţiuni bine definit şi dirijează cu memoria în timpul rulării.

Primul prototip a JVM a fost implementat de către Sun Microsystems, Inc., care emula setul de instrucţii a unui robot de asamblare. În prezent implementarea JVM a firmei Sun, componentă a produselor JavaTM 2 SDK şi JavaTM 2 Runtime Enviroment, emulează o Java virtual machine pentru Win32 şi Solaris foarte complexă şi sofisticată. Totuşi JVM nu include unele particularităţi hard precum şi soft. Spre exemplu, ea nu este inerent întreruptă, astfel întreruperile trebuie prevăzute de către program. Aceasta s-a realizat şi reieşind din faptul că programele trebuie să fie independente de calculatorul pe care se lansează precum şi de sistemul de operare. Emularea JVM în cadrul procesorului fizic este reprezentată în figura 1.1.

JVM este independentă total de limbajul de programare JAVA. Legătura între ele este efectuată prin fişiere ce conţin bytecodul programului, aşa numitele fişiere CLASS. Un fişier class conţine instrucţiunile JVM (sau bytecodul), tabelul de simboluri precum şi altă informaţie suplimentară.

Pentru securitate, JVM impune un format strict a codului în fişierul class. Totuşi unele limbaje ce au funcţionalitatea de crea fişiere de tip class, pot fi de asemenea primite (executate) de către JVM. Unele limbaje au implementat această posibilitate pentru a asigura portabilitatea programelor pentru diferite platforme, astfel folosind JVM ca o maşină portabilă a programelor.

1.3. Conceptele limbajului de programare JAVA

Codul unic. Programele scrise în limbajul JAVA utilizează caracterele Unicod pentru codificare, versiunea 2.1, accesibil pe adresa http://www.unicode.org. Toate elementele de intrare a unui program JAVA sînt formate în exclusivitate din caractere ASCII, excepţie fac numai comentariile şi datele de tip string.

Identificatorii. Identificatorii pot fi de o lungime nelimitată incluzînd litere şi numere, prima din care trebuie să fie literă. Literele sînt accesibile în aşa mod ca fiecare programator poate utiliza identificatori în limba sa natală. Caracterele sînt verificate cu ajutorul metodelor Character.isJavaLetter şi Character.isJavaLetterOrDigit.

Tipuri şi valori. Limbajul Java are o evidenţă strictă a tipurilor, ceea ce însemnă că fiecare variabilă şi fiecare expresie are un tip care e recunoscut în procesul de compilare. Tipurile limitează valorile pe care le poate căpăta o variabilă sau pe care le poate produce o expresie, limitează operaţiile suportate de acele valori şi determină însemnătatea acelei operaţii. Stricteţea tipurilor ajută la detectarea erorilor la stadia de compilare a programului.

Toate tipurile sînt divizate în două categorii: tipuri primitive şi referenţiale. Este de asemenea tipul null, destinat pentru expresiile ce nu au valoare, care nu are nume. Referinţa nulă este o valoare valabilă numai pentru expresii de tip null şi poate totdeauna fi convertită în alte tipuri referenţiale. Tipul primitiv este un tip care este predefinit de către limbajul JAVA. Valorile primitive nu-şi partajează starea cu alte valori primitive. Tipurile primitive sînt de tip boolean şi numerice. Tipurile numerice sînt întregi şi cu virgulă flotantă. Tipurile întregi sînt: byte, short, int şi long, a căror valori sînt de 8, 16, 32 şi 64 biţi. Tipurile cu virgulă flotantă sînt float şi double, care sînt conceptual asociate cu 32 biţi - precizie simplă şi 64 biţi - precizie dublă IEEE 754. Tipurile de date suportate de JVM sînt reprezentate în figura 1.2.

Operatorii pentru valori întregi. Limbajul de programare JAVA include un număr de operatori ce operează cu valori întregi pentru operaţii logice, aritmetice, de incrementare şi decrementare, logice bit cu bit, de deplasare.