2023年6月28日发(作者：)

７０　２０１２，４８（２２）　ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算机工程与应用　面向龙芯平台的Ａｎｄｒｏｉｄ系统移植研究　雷　鸣　，靳　婷　，徐晓亮　，齐　锦　ＬＥＩ　Ｍｉｎｇ　，ＪＩＮ　Ｔｉｎｇ　，ＸＵ　Ｘｉａｏｌｉａｎｇ　，ＱＩ　Ｊｉｎ２　１．中国电子科技集团公司第十五研究所军用中间件研发中心，北京１０００８３　２．中国人民解放军总参谋部第六十一研究所，北京１００１４１　１．Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｍｉｄｄｌｅｗａｒｅ　Ｒ＆Ｄ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｎｏ．１　５　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，　Ｂｅｉｊｉｎｇ　１　０００８３，Ｃｈｉｎａ　２．Ｎｏ．６１　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅａｄｑｕａｒｔｅｒｓ　ｏｆｔｈｅ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｓｔａｆｆｏｆｔｈｅ　ＰＬＡ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１４１，Ｃｈｉｎａ　ＬＥＩ　Ｍｉｎｇ，ＪＩＮ　Ｔｉｎｇ，ＸＵ　Ｘｉａｏｆｉａｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｐｌａｎｔ　Ａｎｄｒｏｉｄ　ＯＳ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｌｏｏｎｇｓｏｎ２Ｆ．Ｃｏｍ－　ｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１２，４８（２２）：７０－７３．　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ａｎｄｒｏｉｄ　ａｎｄ　Ｌｏｏｎｇｓｏｎ—ｂａｓｅｄ　ｐｌａｔｆｏｒｌｎ。ｓｏｍｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｆ　ｐｏｒｔｉｎｇ　Ａｎｄｒｏｉｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　Ａｎｄｒｏｉｄ　ｓｏｕｒｃｅ　ｃｏｄｅ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｍｏｄｉｉｆｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　Ｌｏｏｎｇｓｏｎ，ｔｈｅｎ　ａｎ　Ａｎｄｒｏｉｄ　Ｇｉｎｇｅｒｂｒｅａｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｌｏｏｎｇｓｏｎ—ｂａｓｅｄ　ｉｓ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　Ｄａｌｖｉｋ　ｖｉｒｔｕａｌ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉＳ　ｔｅｓｔｅｄ　ａｎｄ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｔｈｉｓ　ｗｏｒｋ　ｉＳ　ｖａｌｕａｂｌｅ　ｔｏ　ｏｔｈｅｒ　Ａｎｄｒｏｉｄ　ｖｅｒｓｉｏｎ　ｔｒａｎｓｐｌａｎｔ　ｔｏ　Ｌｏｏｎｇｓｏｎ—ｂａｓｅｄ　ｐｌａｔｆｏ１＂１／１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ａｎｄｒｏｉｄ；Ｌｏｏｎｇｓｏｎ２Ｆ；ｔｒａｎｓｐｌｎｔ；ｖｉａｒｔｕａｌ　ｍａｃｈｉｎｅ；ｆｉｌｅ　ｓｙｓｔｅｍ　摘要：在分析Ａｎｄｒｏｉｄ系统与龙芯平台架构的基础上，针对软硬件适配、虚拟机优化、编译器移植等关键技术　进行了深入研究。在充分保持龙芯处理器性能的基础上，对Ａｎｄｒｏｉｄ系统源码进行了优化修改，实现了在龙芯　平台完整运行Ａｎｄｒｏｉｄ　Ｇｉｎｇｅｒｂｒｅａｄ系统，同时对移植系统中的Ｄａｌｖｉｋ虚拟机的性能优化进行了测试验证。为　其他版本Ａｎｄｒｏｉｄ系统在面向龙芯平台的移植方面提供了重要参考，具有很大应用价值。　关键词：Ａｎｄｒｏｉｄ系统；龙芯２Ｆ；移植；虚拟机；文件系统　文章编号：１００２．８３３１（２０１２）２２—００７０　０４　文献标识码：Ａ　中图分类号：ＴＰ３９１．４　１　引言　龙芯处理器作为一款基于ＭＩＰＳ指令集、我国自　主研发具有完全自主知识产权的中央处理器，具有　低功耗、低成本等特点，在嵌入式、工业控制等领域　有着非常广阔的应用前景。Ａｎｄｒｏｉｄ是Ｇｏｏｇｌｅ于　２００７年１１月５日发布的基于Ｌｉｎｕｘ平台的开源操作　系统，是首个为移动终端打造的真正开放和完整的　器在嵌入式系统领域的一个研究方向，对信息产业　国产化发展具有重要的工程应用价值和意义。　２　Ａｎｄｒｏｉｄ系统架构　Ａｎｄｒｏｉｄ平台的系统架构主要包括Ｌｉｎｕｘ内核、　硬件抽象层（包括系统运行库与Ａｎｄｒｏｉｄ运行环境）、　应用程序框架、应用程序组成。图１列出了操作系统　的主要组成部分。　Ａｎｄｒｏｉｄ运行于Ｌｉｎｕｘ内核之上，但不同于其他　发行版本的Ｌｉｎｕｘ系统。因为一般发行版Ｌｉｎｕｘ系统　移动操作系统。作为一个开源的系统，Ａｎｄｒｏｉｄ不存　在以往阻碍移动产业创新的专有权障碍，因此，向龙　芯平台上移植Ａｎｄｒｏｉｄ操作系统将会成为龙芯处理　基金项目：核高基科技重大专项（Ｎｏ．２０１０ＺＸ０１０４１．００１—００１—００２）。　作者简介：雷鸣（１９８Ｏ一），男，工程师，主要研究领域为移动计算、系统集成；靳婷（１９８１一），女，工程师，主要研究领域为移动计算　与中间件技术；徐晓亮（１９８５一），男，助理工程师，主要研究领域为嵌入式系统架构与应用；齐锦（１９７ｌ一），女，高级工　程师，主要研究领域为计算机网络设计、网络多媒体技术。　收稿日期：２０１２．０３．１６　修回日期：２０１２．０４．２７　ＤＯＩ：１０．３７７８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—８３３１．２０１２．２２．０１５　雷鸣，靳婷，徐晓亮，等：面向龙芯平台　Ａｎｄｒｏｉｄ统移植研究　ＡＰＰＬＩＣＡＴ１０ＮＳ　（Ｈ。ＭＥ　（＿ｃ。ｎｔａｃｔｓ　（ＰＨ。ＮＥ　（ＢＲ。ｗｓＥＲ）（　……　）　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　ＦＲＡＭＥＷ０ＲＫ　Ａｃｔｉｖｅ　Ｍａｎａｇｅｒ￣ｊ＠ｉｎｄｏｗ　Ｍａｎａｇ；Ｉ　砌　（…　ｅｍ　（Ｎ　“）　妇　觚鹋　（ＴＭｅｌｅ　ｐｈ　ｏｎｙ　　。…　ｃａｔｉｏｎ　Ｍａｎａｇ￣ｅｒ＠ＩＰＰ　Ｓｅｒｖｉｃ￣　ＬＩＢＲ　ＡＲＩＥＳ　ＡＮＤＲＯＩＤ　ＲＵ　ＴＩＭＥ　Ｍａｎ　Ｆ　Ｃｏｒｅ　Ｌｉｂｒａｒｉｅ　（。…ｓ　（＝　Ｔｙｐｅ）（ＷｅｂＫｉｔ一）　＼、Ｄａｌｖ　ｉ竺ｋ！Ｖｉ　ｒｌ　ｕ—ａｌ￣／　ｓＧＬ　ｓｓＬ　Ｌｉｂｃ　ＬＩＮＵＸ　ＫＥＲＮＥＬ　ｉｓｐｌａｙ　Ｄｒｉｖｅ　（ｃ锄ｅｒａ。　ｅ　∈・ｕｅｔｏ。ｍ。　≥　ｈｓｈ　Ｍ　ｅｍ。ｒＹ）（Ｂｉｎ２ｄｒ￣ＰＩＣ））　ＵＳＢ　Ｄ　Ｋｅｙｐａｄ　Ｄｒｉｖｏｒ）（ＷｉＦｉ…ｒ　Ｑｇａｄｉｏｏｒｉｖ　（Ｍ　）　图１　Ａｎｄｒｏｉｄ系统框架图　所包含的功能，Ａｎｄｒ０ｉｄ大都没有提供支持，例￣［ＩＣａｉｒｏ、　程序，包括Ｅｍａｉｌ客户端，浏览器，日历，地图等，程序　Ｘ１１、Ａｌｓａ、ＦＦｍｐｅｇ、ＧＴＫ、Ｐａｎｇｏ及Ｇｌｉｂｃ等在Ａｎｄｒｏｉｄ　可通过ＪＮＩ调用硬件抽象层来实现对硬件的操作。　系统中都被移除掉了。Ａｎｄｒｏｉｄ又以ｂｉｏｎｉｃ取代Ｇｌｉｂｃ、　以Ｓｋｉａ取代Ｃａｉｒｏ、再以ｏｐｅｎｃｏｒｅ取代ＦＦｒｎｐｅｇ等等。　３龙芯平台　Ａｎｄｒｏｉｄ的Ｌｉｎｕｘ内核实现了包括安全、存储器管理、　龙芯２Ｆ处理器是一款６４位ＭＩＰＳ　ＩＩＩ指令集的　程序管理、网络堆栈、驱动程序模型等模块ｎ　。　通用ＲＩＳＣ处理器。龙芯２Ｆ的指令流水线每个时钟　ｎＡｄｒｏｉｄ系统架构采用了分层的设计方法，在　周期取四条指令进行译码，并且动态地发射到五个　Ｌｉｎｕｘ内核之上包括硬件抽象层、应用程序框架和应　全流水的功能部件中。虽然指令在保证依赖关系的　用层，每一层为上层提供统一服务，以屏蔽各层之间　前提下进行乱序执行，但是指令的提交还是按照程　的差异，保证本层及以下层发生了变化不会影响到　序原来的顺序，以保证中断和访存顺序执行　。　上层口　。各层所包含的内容及具体职责如下：　四发射的超标量结构使得指令流水线中指令和　（１）硬件抽象层是为了将应用层与内核分开，降　数据相关问题十分突出，龙芯２Ｆ采用乱序执行技术　低对Ｌｉｎｕｘ内核的依赖。其中，Ｇｏｏｇｌｅ开发—个支持　和激进的存储系统设计来提高流水线的效率　。　Ｊａｖａ语法的虚拟机：Ｄａｌｖｉｋ，其特点是基于寄存器结　龙梦逸珑８０８９Ｂ笔记本采用龙芯２Ｆ处理器，运　构，而Ｓｕｎ　Ｊａｖａ虚拟机是基于堆栈结构，因此Ｄａｌｖｉｋ　行Ｌｉｎｕｘ发行版操作系统，具有完全的国产自主化产　虚拟机可以针对特定平台做最优化处理，这也是针　权。本文是在龙梦逸珑笔记本上移植Ａｎｄｒｏｉｄ２－３代　对嵌入式系统所做的设计。　号Ｇｉｎｇｅｒｂｒｅａｄ。表１为龙梦逸珑笔记本配置隋况。　（２）应用程序框架提供了调用系统内部核心程　ＭＩＰＳ公司目前已经移植Ａｎｄｒｏｉｄ到部分ＭＩＰＳ　序的管理程序。　平台和ＱＥＭＵ上面，并且！免费提供源码。这些源码　（３）应用层由Ｊａｖａ实现，包括了一系列核心应用　对移植工作有非常好的参考意义。　７２　２０１２，４８（２２）　ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ算机工程与应用　表１龙梦逸珑８０８９Ｂ配置　名称　型号　处理器　Ｌ００ｎｇｓｏｎ２Ｆ（９００　ＭＨＺ／５ｌ２　ＫＢ二级缓存）　芯片组　ＡＭＤ　ＣＳ５５３６南桥（ＣＰＵ集成内存控制器）　内存　１　ＧＢ【１　ＧＢＸ１／ＤＤＲ２．６６７　ＭＨｚ）　硬盘　１６０　ＧＢ（２．５英寸／５　４００　ｒ／ｍｉｎ）　显卡　Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｍｏｒｉｏｎ　ＳＭ７１２　显示屏　８．９英寸（ＬＥＤ背光／ｉ　０２４ｘ６００）　网络　１００　ＭＨｚ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（ＲＪ４５）　ＵＳＢ　ＵＳＢ２．０Ｘ３　重量　１．２３　体积尺寸　（２５５Ｘｌ８８￣２５０）ｍｌｎ　电池　ｌ１．１　ｖ／２　２００ｍＡｈ　４系统移植　４．１建立交叉编译环境　编译工作是在Ｕｂｕｎｔｕ１０．０４（３２位）下进行，使用　ｊｄｋ１．６。　ＭＩＰＳ提供的代码中自带了编译的工具链，但其　中ｇｃｃ自带的ｌｉｂｇｃｃ．ａ是针对ＭＩＰＳ３２Ｒ２架构ＣＰＵ编　译的，当ｇｃｃ配置编译选项为＿ｍａｒｃｈ＝ｍｉｐｓ３．Ｓ￣．ｍａｒｃｈ＝　ｌｏｏｎｇｓｏｎ２ｆ时，会发生链接错误，因为龙芯与ＭＩＰＳ３２Ｒ２　是互不兼容的架构。Ａｎｄｒｏｉｄ的工具链是针对ｂｉｏｎｉｃ　ｌｉｂｃ定制的，ＭＩＰＳ放出了Ａｎｄｒｏｉｄ的源码，但其中交　叉编译工具链是被封装过的，无法进行修改，因此无　法针对龙芯平台重建这个工具链。　工具链制作脚本ｃｒｏｓｓｔｏｏ１．ｎｇ可以较为简化地制　作龙芯可用的通用标准工具链。用制作好的ｌｉｂｇｃｃ．ａ　与ｌｉｂｇｃｃ　ｅｈ．ａ替换掉ＡｎｄｒｏｉｄＺＥ具链里面的相应库文　件，组合出—个可用的龙芯Ａｎｄｒ０ｉｄ交叉编译工具链。　４．２　Ｌｉｎｕｘ内核移植　Ａｎｄｒｏｉｄ的内核位于ａｎｄｒｏｉｄ．ｇｉｔ．ｋｅｒｎｅ１．ｏｒｇ上，目　前较稳定版本是２．６．３５．７ｔ　。Ｌｉｎｕｘ内核版本已经包含　了龙芯相关的支持代码，进而自动地被Ｇｏｏｇｌｅ收纳　进了Ａｎｄｒｏｉｄ内核中。这意味着Ａｎｄｒｏｉｄ内核默认支　持龙芯，只需适当配置即可。但特别需要说明的是，　虽然龙芯支持６４位内核版本，并且在３２位下最多只　能访问５１２Ｍ内存，但是由于Ｇｏｏｇｌｅ给Ａｎｄｒｏｉｄ增加　的驱动都从未在６４位模式下调试过，为了避免不必　要的兼容性问题，内核编译选择３２位版本。龙芯的　ＣＰＵ核心只支持１６Ｋ的页表大小，跟通常系统４Ｋ不　符，因此编译内核选项应设置页表大小为１６Ｋ。在　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｓｅｔｕｐ里面，勾选Ｅｎａｂｌｅ　ｔｈｅ　Ａｎｏｎｙｍｏｕｓ　Ｓｈａｒｅｄ　Ｍｅｍｏｒｙ　Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ，否则Ａｎｄｒｏｉｄ在启动时　会使ｚｙｇｏｔｅ进程无法启动导致启动失败。　４．３　Ａｎｄｒｏｉｄ文件系统移植　文件系统源码是针对ＭＩＰＳ３２Ｒ２架构进行设计，　其中含有ＭＩＰＳ　ＩＶ和ＭＩＰＳ　Ｖ中的３２位指令，对于　只支持到ＭＩＰＳ　ＩＩＩ的龙芯，使用原始的文件系统会　遇到大量的非法指令。因此，移植Ａｎｄｒｏｉｄ￣１］龙芯平　台，需要对文件系统源代码进行修改以适配ＭＩＰＳ　ＩＩＩ　指令集。　Ａｎｄｒｏｉｄ文件系统代码目录主要包括三个部分：　系统库与Ｄａｌｖｉｋ虚拟机（硬件抽象层），应用程序框　架、应用程序。文件系统目录结构如下所示：　Ｍａｋｅｉｆｌｅ（全局的编译脚本）；ｂｉｏｎｉｃ（基础库代　码）；ｂｏｏｔａｂｌｅ（引导与恢复程序）；ｂｕｉｌｄ（编译和配置　脚本）；Ｄａｌｖｉｋ（ＪＡＶＡ虚拟机）；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ（程序开发　所需要的模拟器和工具）；ｅｘｔｅｒｎａｌ（系统外部库）；　ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ（应用程序框架）；ｈａｒｄｗａｒｅ（与硬件平台　相关的库）；ｐａｃｋａｇｅｓ（应用程序）；ｐｒｅｂｕｉｌｔ（Ａｎｄｒｏｉｄ编　译工具链）；ｓｙｓｔｅｍ（Ａｎｄｒｏｉｄ系统库）。其中应用程序　使用ｊａｖａ语言进行设计，不需要进行修改，对Ａｎｄｒｏｉｄ　文件系统的移植主要就是对系统库与Ｄａｌｖｉｋ虚拟机、　应用程序框架的移植。　（１）因Ｄａｌｖｉｋ是基于寄存器的虚拟机，可以针对　平台进行优化，实现方式包括优化的基于汇编码方　式以及通用的基于ｃ语言方式。为了不损失性能，移　植选择基于平台优化的汇编码方式实现方式。Ｄａｌｖｉｋ　虚拟机的解释器实现代码中出现了多处ＭＩＰＳ　ＩＶ和　ＭＩＰＳ　Ｖ的汇编指令。主要包括：ｍｏｖｎ、ｍｏｖｚ、ｍｕｌ、　ｐｒｅｆ，需要将它们替换为龙芯平台（ＭＩＰＳ　ＩＩＩ）兼容指令。　ｍｏｖｎ：表示如果第三个寄存器的内容为负，那么　复制一个寄存器的内容到另外一个寄存器。替换为　ｂｅｑｚ￣１］零条件转移指令与ｍｏｖｅ移动指令。　ｍｏｖｚ：表示如果第三个寄存器的内容为０，那么　复制一个寄存器的内容到另外一个寄存器。替换为　ｂｎｅｚ非零条件转移指令与ｍｏｖｅ移动指令。　ｍｕｌ：表示第１个寄存器获得另外两个寄存器相　乘的结果。替换为ｍｕｌｔ乘法指令与ｍｆｌｏ移动指令。　ｐｒｅｆ：数据预存缓存指令。去掉数据预存缓存指令。　（２）修改页表大小为１６Ｋ，与内核中设置的一致。　Ａｎｄｒｏｉｄ代码默认为４Ｋ，共有两处。一处为ｂｉｏｎｉｃ（基　础库代码）中定义，修改公式为：页表大小＝２剧ＧＥｌｆＨＩＦＴ。一　处为Ｄａｌｖｉｋ虚拟机代码中定义，ＳＹＳＴＥＭ　ＰＡＧＥ　ＳＩＺＥ修改为１６　３８４（１６Ｋ）。　（３）应用程序框架中的ｌｉｂＡＧＬ里面的汇编代码　用到了大量龙芯平台不支持的乘加指令。修改其判　断指令，使只在非龙芯ＣＰＵ编译时才使用汇编，强制　雷鸣。靳婷，徐晓亮，等：面向龙芯平台的Ａｎｄｒｏｉｄ系统移植研究　在对龙芯平台编译时使用ｃ代码来实现。　（４）修改架构与位宽为３２位ＭＩＰＳＩＩＩ。龙芯作为　ＭＩＰＳ　ＩＩＩ架构处理器，兼容６４位与３２位，由于编译环　境是全３２位的。按照这个逻辑，若位宽设置为６４　位，则在运行时会出现位对齐错误。　（５）新建编译脚本ｌ００ｎｇｓｏｎ２　Ｆ．ｍｋ，用以配置ＧＣＣ　编译的选项，包括指定架构为ＭＩＰＳ　ＩＩＩ，设置编译使　用硬浮点，小端编译等。　（６）Ａｎｄｒｏｉｄ　Ｇｉｎｇｅｒｂｒｅａｄ系统默认要求需在６４　ｃｌａｓｓｌｏａｄｅｒ（￣ｉ］试Ｊａｖａ￣ＪＪＨ载器　ｌ　皂），ｖｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ．ｅｒｒｏｒ　（异常捕获处理）。分别测试ｃ语言版本解释器和汇　编语言版本解释器的Ｄａｌｖｉｋ￣Ｅ龙芯２Ｆ上执行测试程　序所需要的时间，并对比测量结果。测试环境为：龙　梦逸珑笔记本（处理器：龙芯２Ｆ；主频：８００　ＭＨｚ）；系　统：Ａｎｄｒｏｉｄ２．３．３；内核版本：２．６．３５．７。测试用例来自　Ａｎｄｒｏｉｄ文件系统中提供的Ｄａｌｖｉｋ虚拟机测试程序。　测试数据如图３一图６所示。表２为测试用例运行时　间统计。　位环境下进行交叉编译，由于编译环境是全３２位，并　且Ｌｉｎｕｘ内核编译为３２位版本，因此修改Ａｎｄｒｏｉｄ源　码编译环境要求为３２位。　至此，对于Ａｎｄｒｏｉｄ文件系统的修改已经完成，　使用前文制作的龙芯Ａｎｄｒｏｉｄ交叉编译工具链进行　编译，生成Ａｎｄｒｏｉｄ　Ｇｉｎｇｅｒｂｒｅａｄ龙芯可用的文件系　统。Ａｎｄｒｏｉｄ　Ｇｉｎｇｅｒｂｒｅａｄ在龙梦逸珑上运行的效果　如图２所示。　图２　Ａｎｄｒｏｉｄ运行效果　５虚拟机性能验证测试　针对Ａｎｄｒｏｉｄ系统在龙芯平台的移植，主要是在　Ｄａｌｖｉｋ虚拟机方面根据龙芯平台做了优化。为了验　证移植Ａｎｄｒｏｉｄ￣１］龙芯平台的实际应用效果，实验对　Ｄａｌｖｉｋ虚拟机进行测试分析，说明移植的性能。　测试选择四种较典型的测试用例ｏｍｎｉｂｕｓ．ｏｐｃｏｄｅｓ　（测试优化性能），ｍａｎｙ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ（￣ｉ］试ＣＰＵ负载），　６０　ｇ　５Ｏ　ｍ　罾４０　３ｏ　＿１－—ｒｌ　ｉ－一　；　２０　ｌ　执行次序　图３　ｏｍｎｉｂｕｓ—ｏｐｃｏｄｅｓ运行时间对比　７５　一——曼萋言誊　ｌ　　螽　簸７　八　Ｉｌ：＝：！Ｅ　至宣塞　ｌ　执行次序　图５　ｃｌａｓｓｌｏａｄｅｒ运行时问对比　表２两种版本Ｄａ１Ｖｉｋ虚拟机执行情况　ｍｓ　从结果可以得出，使用针对龙芯平台优化的汇　编语言版本Ｄａｌｖｉｋ虚拟机在性能方面要优于使用ｃ　语言版本的虚拟机。但系统整体的运行效果相比于　目前市场中主流的产品芯片还存在着比较大的差　距。例如相比主频为１　ＧＨｚ的ＡＲＭ　Ｃｏｒｔｅｘ—Ａ８处理　器，龙芯２Ｆ主频只能稳定运行于５００　ＭＨｚ左右，并且　由于采用Ｊａｚｅｌｌｅ．ＲＣＴ　ＪａｖａＪＪｌ￣逮技术，ＡＲＭ　Ｃｏｒｔｅｘ—Ａ８　对实时（ＪＩＴ）和动态调适编译（ＤＡＣ）提供最优化【６１，　而龙芯平台Ｄａｌｖｉｋ虚拟机调用Ｃ／Ｃ＋＋方法的模块是　依靠ＦＦＩ库实现的。所以龙芯平台Ｄａｌｖｉｋ虚拟机还　有着较大的性能提升空间，：这也是后续阶段面临解　决的问题。　执行次序　图４　ｍａｎｙ．ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ运行时间对比　壹２兽　１．０．５　萑１．０　执行次序　图６　ｖｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ．ｅｎ．０ｒ运行时间对比　（—Ｆ转８７页）　∞ｍ／厦莒　张学智，齐记，林平：拉普拉斯生长的ＧＰＵ实现与硬件加速　莒　暖　琳　士　计算点数／个ｘｌ０　计算点数／个　×１０　（ａ）计算点数为环境１／８时计算用时（圆点为ＧＰＵ）　（ｂ）计算点数为环境１／３２时计算用时（圆点为ＧＰＵ）　图４不同环境尺寸时点数与运算时间的关系　并行化的程序很好地模拟拉普拉斯生长的情况，模　拟的结果逐渐趋近于理论预测给出的分形维数，如　何并行化程序解决并行冲突的问题是ＧＰＵ模拟随机　生长中需要优化的核心问题。其次，ＧＰＵ对拉普拉　斯生长的模拟由于并行化机制对于模型的计算进行　了非常有效的加速，在模型很小时ＧＰＵ运算中的通　讯延迟会导致ＧＰＵ的计算用时大于ＣＰＵ的用时，但　［２］Ｗｉｔｔｅｎ　Ｔ　Ａ，Ｓａｎｄｅｒ　Ｌ　Ｍ．Ｄｉｆｕｓｉｏｎ—ｌｉｍｉｔｅｄ　ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ，ａ　ｋｉｎｅｔｉｃ　ｃｉｒｔｉｃａｌ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ［Ｊ］．Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　１９８１，４７（１９）．　［３］Ｗｉｔｔｅｎ　Ｔ　Ａ，Ｓａｎｄｅｒ　Ｌ　Ｍ．Ｄｉｔ￣ａｓｉｏｎ－ｌｉｍｉｔｅｄ　ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ［Ｊ］．　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　Ｂ，１９８３，２７（９）．　［４］科克，胡文美．大规模并行处理器编程实战［Ｍ］．陈曙辉，熊　淑华，译　匕京：清华大学出版社，２０１０．　是随着尺寸的增大，ＧＰＵ的程序优势逐渐显现，随着　运算时间对于计算模型尺寸的三次方以上的增长关　系，在大尺度时ＧＰＵ程序的优势将非常明显。　研究得到中国科学院近代物理研究所超算中心　的大力支持，在此表示感谢。　［５］白洪涛．基于ＧＰＵ的高性能并行算法研究［Ｄ］．长春：吉林　大学，２０１０．　［６］吴小霞．ＧＰＵ高性能计算技术在晶格玻尔兹曼方法模拟中　的应用［Ｄ】．南宁：广西师范　学，２０１１．　［７］张庆丹．基于ＧＰＵ的串匹配算法的实现［Ｄ］．北京：中国科　学院研究生院（计算技术研究所），２００６．　参考文献：　【１】Ｐｅａｒｓｏｎ　Ｋ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒａｎｄｏｍ　ｗａｌｋ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，　［８］Ｌａｖｅｎｄａ　Ｂ　Ｈ．Ｂｒｏｗｎｉｎ　ｍｏｔａｉｏｎ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ　Ａｍｅｒｉｃｎ，ａ　１９８５。２５２（２）．　（上接７３页）　参考文献：　［１］Ｇｏｏｇｌｅ　Ｉｎｃ．Ａｎｄｒｏｉｄ　Ａｎａｔｏｍｙ　ａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１０）　ｈｔｔｐ：／／ｃｏｄｅ．ｇｏｏｇｌｅ．ｃｏｍ／ａｎｄｒｏｉｄ／Ｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ．ｈｔｍ１．　６结束语　本文的主要工作旨在基于龙芯２Ｆ平台，根据　处理器的架构特点，在充分利用龙芯平台架构的基　础上，对Ａｎｄｒｏｉｄ源码进行了优化修改，实现嵌入式　操作系统Ａｎｄｒｏｉｄ　Ｇｉｎｇｅｒｂｒｅａｄ的移植。本文的创　新点就是在于填补了龙芯处理器平台对嵌入式操　作系统Ａｎｄｒｏｉｄ支持的空白，并对其他版本Ａｎｄｒｏｉｄ　操作系统在面向龙芯平台的移植方面提供了参考　与应用。　［２］Ｇｏｏｇｌｅ　Ｉｎｃ．Ａ　ｂｅｇｉｎｎｅｒ’Ｓ　ｇｕｉｄｅ　ｔｏ　ａｎｄｒｏｉｄ［ＥＢ／０Ｌ］　（２０１０－０５）．ｈｔｔｐ：／／ｃｏｄｅ．ｇｏｏｇｌｅ．ｃｏｒｎ／ｎｄｒｏｉａｄ／Ｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ．ｈｔｍ１．　［３中国科学院计算技术研究所．３］龙芯２Ｆ用户手册［Ｒ］冲国科　学院计算技术研究所，２００６．　［４】丰大强．基于龙芯平台的Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ的移植与优化［Ｄ］．　北京：中国石油大学，２００９．　［５］Ｂｅｒｎｄｌ　Ｍ，Ｖｉｔａｌｅ　Ｂ，Ｚａｌｅｓｋｉ　Ｍ，ｅｔ　ａ１．Ｃｏｎｔｅｘｔ　ｔｈｒｅａｄｉｎｇ：　ａ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ａｎｄ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｔ　ｄｉｓｐａｔｃｈ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｖｉｒｔｕａｌ　虽然目前Ａｎｄｒｏｉｄ　Ｇｉｎｇｅｒｂｒｅａｄ在龙芯平台上运　ｍａｃｈｉｎｅ　ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｒｓ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｎａｔｒｉｏｎａｌ　ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｃｏｄｅ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，２００５，　３：１５－２６．　行的效果在速度方面还未达到应用产品的水平，但　相信随着龙芯后续高性能处理器的推出，Ａｎｄｒｏｉｄ在　龙芯上的产业化指日可待。　［６］吴少刚，邹国民．Ｄａｌｖｉｋ虚拟机在龙芯平台上的研究与移　植［Ｊ］．计算机工程，２０１１，３７：１６）：１－４．