Sviluppo di software Java ad alte prestazioni e realizzazione di una suite di benchmarks per J2ME e J2SE orientati al DSP

Il principale pregio della tecnologia Java è quello di consentire la creazione di applicazioni indipendenti dalla piattaforma. Tale caratteristica, in particolar modo in questi ultimi tempi, grazie alla crescente popolarità che stanno assumendo le embedded devices Java enabled, fa sì che l’interesse per questa tecnologia stia divenendo sempre maggiore. Tutti i suoi pregi, però, come la robustezza del software creato, la sicurezza introdotta dal runtime environment e la già menzionata portabilità delle applicazioni, inevitabilmente introducono dei limiti in termini di performance, soprattutto per quanto concerne le applicazioni di tipo CPU intensive come quelle in ambito DSP. Queste considerazioni hanno dato lo spunto per approfondire lo studio della piattaforma Java con in mente una serie di obiettivi: individuare delle tecniche di ottimizzazione delle prestazioni del software sviluppato in Java, realizzare un ambiente integrato per il benchmarking in ambito DSP di runtime environment conformi sia alle specifiche J2ME che J2SE ed, infine, sfruttare il tool creato per analizzare le prestazioni di Java Virtual Machine sviluppate per differenti piattaforme basate su architettura X86 e Pocket PC. Scendendo più nello specifico, nel primo capitolo di questa tesi di laurea si descrive in modo discorsivo ma dettagliato l’architettura sulla quale sono basate le moderne implementazioni della Java Virtual Machine, mentre nel secondo si effettua una descrizione delle principali caratteristiche delle tecnologie Java utilizzate nel corso degli esperimenti. Il terzo capitolo entra nel merito delle strategie di ottimizzazione delle performance in Java, con particolare riferimento alle ottimizzazioni sul codice (dette low level optimization) ed a quelle relative alle prestazioni della Java Virtual Machine stessa. Una delle soluzioni che può essere utilizzata per rendere un’applicazione Java più efficiente è quella di implementare le sezioni di codice più critiche in un altro linguaggio (come il C/C++), a tal proposito esistono delle interfacce che permettono al software sviluppato in Java di interagire con tale codice. Nel quarto capitolo è dettagliatamente illustrata l’interfaccia nativa standard di Java (JNI), nel quinto sono descritti i fondamenti teorici alla base degli algoritmi DSP utilizzati nel software che si è realizzato, mentre nel sesto vengono illustrate sia le sue funzionalità che gli strumenti di sviluppo usati (come emulatori, runtime environment ecc.). Nell’ultimo capitolo viene effettuata un’analisi delle prestazioni in ambito DSP delle principali JVM realizzate per l’architettura X86 e Pocket PC.