CN102930322A - 智能卡和指令的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明技术方案提供一种智能卡和指令的处理方法，所述智能卡包括：第一处理单元，包括适于执行原生指令的第一执行单元；第二处理单元，包括适于执行第一字节码指令的第二执行单元。本发明技术方案根据智能卡所需执行的指令类型增加了可以直接执行字节码指令的执行单元，虽然增加了指令执行单元的数量，但是省略了每个字节码指令执行都需要虚拟机转换的过程，使得原生指令和字节码指令都可以被快速执行，提高了智能卡的运行效率。

Description

智能卡和指令的处理方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种智能卡和指令的处理方法。

背景技术

现今，智能卡技术的应用范围越来越广泛，其功能也越来越强大。为了满足日益增加的需求，智能卡的实现也愈加复杂。一种带有虚拟机实现的智能卡，由于其平台无关性、灵活性、扩展性、安全性等优势，在该领域大放异彩。这类智能卡，在传统的硬件平台上搭建了一个带有标准指令集的虚拟机，开发人员只需要在此指令集的基础上开发应用，而无需了解具体的硬件平台，大大缩短了产品开发的周期和成本。

以Java智能卡为例。Java智能卡是一种能够运行Java程序的智能卡，它在智能卡的硬件平台上搭建了一个支持Java字节码（bytecode）指令的虚拟机。为了执行Java程序，虚拟机接受Java字节码指令，将其转化为等效的、被硬件平台所支持的原生指令（native instruction），最后执行该原生指令序列。由于Java程序处于字节码形式并不专用于任何一个系统，只要有Java卡虚拟机即可使用，因此该Java程序可以在任何Java智能卡上运行。

通常，虚拟机的指令解释器进行一个循环操作，它从程序计数器所指的地址中读取字节码指令；根据字节码指令找到相应的软件解释函数；然后调用该解释函数来完成字节码指令所要实现的功能，同时更新程序计数器，这样就完成了一条字节码指令的解释执行；最后又回到指令解释器的入口，重新开始解释执行一条新的字节码指令。

例如，公开号为CN 101231597A的中国专利申请公开一种智能卡中Java程序指令的执行方法，该智能卡中设置有可执行Java程序的虚拟机以及中央处理器，可由中央处理器访问的存储器，存储器中存储有Java程序的字节码，该方法包括：根据字节码，将其转换成对本地代码的一系列调用，形成本地程序；将本地程序编译成本地可执行代码，将本地可执行代码存储至智能卡的存储器中；虚拟机读取字节码，并判断是否有本地程序与所读取的字节码对应，若有，则执行对应的本地程序，否则解释并执行所读取的字节码。

由上述内容可以看出，程序只能通过虚拟机转换成原生指令才能被执行的方式使得智能卡的运行效率明显降低。

发明内容

本发明技术方案解决的是现有智能卡运行效率较低。

本发明技术方案提供一种智能卡，包括：第一处理单元，包括适于执行原生指令的第一执行单元；第二处理单元，包括适于执行第一字节码指令的第二执行单元。

可选的，所述智能卡还包括：存储单元，适于保存所述原生指令和字节码指令，所述字节码指令包括第一字节码指令。

可选的，所述智能卡还包括：存储管理单元，所述存储管理单元通过程序总线和数据总线连接所述第一处理单元，通过字节码总线连接所述第二处理单元。

可选的，所述存储管理单元适于从所述存储单元读取原生指令并发送至所述程序总线，所述第一处理单元还包括：原生指令读取单元，适于通过所述程序总线读取所述原生指令。

可选的，所述存储管理单元适于从存储单元读取字节码指令并发送至所述数据总线；所述第一处理单元还包括：第一读写单元，适于通过所述数据总线读取字节码指令；第一判断单元，适于在判断所读取的字节码指令为第一字节码指令时，输出第一触发信息；所述第二执行单元适于在获取所述第一触发信息后，执行所述第一字节码指令。

可选的，所述第一判断单元根据所述字节码指令的内容判断所述字节码指令为第一字节码指令。

可选的，所述智能卡还包括：切换单元，适于保存所述第一触发信息；所述第一读写单元还适于通过数据总线将所述第一判断单元输出的所述第一触发信息保存至切换单元。

可选的，所述第二处理单元还包括：第二读写单元，所述第二读写单元适于从所述切换单元获取所述第一触发信息。

可选的，所述第一触发信息包括所述第一字节码指令。

可选的，所述存储管理单元适于从所述存储单元读取第一字节码指令并发送至所述字节码总线，所述第二读写单元还适于通过所述字节码总线读取所述第一字节码指令。

可选的，所述存储管理单元适于从所述存储单元读取字节码指令并发送至所述数据总线；所述第一处理单元还包括：第一读写单元，适于通过所述数据总线读取字节码指令；第一转换单元，适于在判断所读取的字节码指令为第二字节码指令时，将所述第二字节码指令转化为对应的原生指令，所述第二字节码指令为所述第二执行单元无法执行的字节码指令；所述第一执行单元适于执行所述对应的原生指令。

可选的，所述第一转换单元根据所述字节码指令的内容判断所述字节码指令为第二字节码指令。

本发明还提供一种指令的处理方法，包括：第一处理单元执行原生指令；第二处理单元执行第一字节码指令。

如背景技术所述的，字节码指令需要由虚拟机转为原生指令后才能被执行，所以现有智能卡运行效率较低。本发明技术方案根据智能卡所需执行的指令类型增加了可以直接执行字节码指令的处理单元，虽然增加了指令执行单元的数量，但是省略了每个字节码指令执行都需要虚拟机转换的过程，使得原生指令和字节码指令都可以被快速执行，提高了智能卡的运行效率。并且，增加能够直接执行字节码指令的处理单元来执行字节码指令，明显加快了指令的执行速度。

附图说明

图1为本发明实施例一的智能卡结构示意图；

图2为本发明实施例二的智能卡结构示意图；

图3为本发明实施例三的智能卡结构示意图；

图4为本发明指令的处理方法的一实施例流程图；

图5为本发明指令的处理方法的另一实施例流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下列说明，本发明的优点和特征将更清楚。

如图1所示，本发明实施例一提供一种智能卡，包括：

第一处理单元1，包括适于执行原生指令的第一执行单元11；

第二处理单元2，包括适于执行第一字节码指令的第二执行单元21。

所述第一执行单元11可以为通用处理器，例如80251通用处理器。所述第二执行单元21可以为能够执行字节码指令的专用处理器，例如JAVA卡加速器。

如背景技术所述的，字节码指令需要由虚拟机转为原生指令后才能被执行，所以现有智能卡运行效率较低。本实施例根据智能卡所需执行的指令类型增加了可以直接执行字节码指令的处理单元，虽然增加了指令执行单元的数量，但是省略了每个字节码指令执行都需要虚拟机转换的过程，使得原生指令和字节码指令都可以被快速执行，提高了智能卡的运行效率。

实施例一所述的智能卡还可以包括：存储单元3。存储单元3适于保存所述原生指令和字节码指令，所述字节码指令包括第一字节码指令。所述存储单元3可以为内部存储器和/或外部存储器。内部存储器可以包括：ROM、EEPROM或RAM。保存在存储单元3中的每条指令可以为原生指令，也可以为字节码指令。单独的原生指令、单独的字节码指令或者原生指令和字节码指令可以构成智能卡的应用程序或操作系统等。每条原生指令或字节码指令都在存储单元3中拥有一个存储地址，即每个存储地址对应一条原生指令或字节码指令。

实施例一所述的智能卡还可以包括：存储管理单元4。存储管理单元4通过程序总线和数据总线连接所述第一处理单元1，通过字节码总线连接所述第二处理单元2。存储管理单元4可以具有逻辑控制、地址判断和指令传输的功能。存储管理单元4可以在第一处理单元1工作、第二处理单元2不工作时仅与第一处理单元1进行指令和其他数据交互，在第二处理单元2工作、第一处理单元1不工作时仅与第二处理单元2进行指令和其他数据交互。

实施例一所述的第一处理单元1还可以包括：原生指令读取单元12。存储管理单元4可以从存储单元3读取原生指令并发送至程序总线，原生指令读取单元12通过程序总线读取所述原生指令，第一执行单元11执行所述获取到的原生指令。可选的，原生指令读取单元12根据存储地址读取与所述存储地址对应的原生指令。具体的，存储地址可以包括在第一处理单元1发送的指令请求中，存储管理单元4对所述指令请求中的存储地址进行地址判断，从存储单元3读取所述存储地址对应的原生指令，并将所述对应的原生指令发送至程序总线，使得原生指令通过程序总线传输至原生指令读取单元12，实现了原生指令读取单元12对原生指令的读取。

如图2所示，本发明实施例二与实施例一的区别在于：

存储管理单元4适于从存储单元3读取字节码指令并发送至数据总线；

第一处理单元1还包括：第一读写单元13和第一判断单元14，第一读写单元13适于通过所述数据总线读取字节码指令，第一判断单元14适于在判断所读取的字节码指令为第一字节码指令时，输出第一触发信息；

所述第二执行单元21适于在获取所述第一触发信息后，执行所述第一字节码指令。

所述第一判断单元14可以根据所述字节码指令的内容判断所述字节码指令为第一字节码指令。可选的，第一判断单元14可以根据字节码指令的内容中的字节码指令标识判断所述字节码指令为第一字节码指令。例如，字节码指令的第一字节为字节码指令标识，第一字节码指令的字节码指令标识为“00”，则第一读写单元13读取的字节码指令的第一字节为“00”时，第一判断单元14判断所读取的字节码指令为第一字节码指令，输出第一触发信息。

实施例二所述的智能卡还可以包括：切换单元5。切换单元5可以保存所述第一触发信息，第一读写单元13可以通过数据总线将所述第一判断单元14输出的所述第一触发信息保存至切换单元5。具体的，第一读写单元13通过数据总线与存储管理单元4相连接，切换单元5通过切换总线也与存储管理单元4相连接，存储管理单元4可以将第一触发信息从数据总线传输至切换总线。

实施例二所述的第二处理单元2还可以包括：第二读写单元22。所述第二读写单元22与切换单元5相连接，通过字节码总线与存储管理单元4相连接。第二读写单元22可以从切换单元5获取所述第一触发信息，还可以通过字节码总线读取字节码指令。

具体的，第一判断单元14输出第一触发信息，第一读写单元13将所述第一触发信息发送至数据总线，存储管理单元4将所述第一触发信息从数据总线传输至切换总线，切换单元5保存所述第一触发信息；第二读写单元22可以定时检测切换单元5，在获取到切换单元5中的第一触发信息后，将所述第一触发信息发送给第二执行单元21，第二执行单元21执行第一字节码指令。所述第一触发信息可以视为第二执行单元21执行第一字节码指令的触发信息。

当所述第一触发信息包括所述第一字节码指令时，第二执行单元21获取所述第一触发信息后即可获得所述第一字节码指令，因此第二执行单元21可以在获取所述第一触发信息后直接执行所述第一触发信息中的第一字节码指令。

当第一触发信息未包括所述第一字节码指令时，存储管理单元4从存储单元3读取所需执行的第一字节码指令并发送至字节码总线，第二读写单元22通过字节码总线读取所述第一字节码指令，第二执行单元21执行所述第一字节码指令。

在实际应用中，所述切换单元5和第二处理单元2可以集成在一个芯片中。例如，所述切换单元5由寄存器实现，所述第二处理单元2由专用处理器实现，所述寄存器可以集成在所述专用寄存器内。

实施例二的技术方案采用第一处理单元读取并判断字节码指令，在所述字节码指令为适于所述第二处理单元执行的指令时，触发第二处理单元执行所述字节码指令，利用第二处理单元处理所述字节码指令提高了字节码指令的执行效率。

如图3所示，本发明实施例三与实施例一的区别在于：

存储管理单元4适于从存储单元3读取字节码指令并发送至数据总线；

所述第一处理单元1还包括：第一读写单元13和第一转换单元15，第一读写单元13适于通过所述数据总线读取字节码指令，第一转换单元15适于在判断所读取的字节码指令为第二字节码指令时，将所述第二字节码指令转化为对应的原生指令，所述第二字节码指令为所述第二执行单元无法执行的字节码指令；

所述第一执行单元11适于执行所述对应的原生指令。

所述第一转换单元15可以根据所述字节码指令的内容断所述字节码指令为第二字节码指令。可选的，第一转换单元15可以根据所述字节码指令的内容中的字节码指令标识断所述字节码指令为第二字节码指令。例如，字节码指令的第一字节为字节码指令标识，第一字节码指令的字节码指令标识为“01”，则第一读写单元13读取的字节码指令的第一字节为“01”时，第一转换单元15判断所述字节码指令为第二字节码指令，将所述第二字节码指令转化为对应的原生指令，第一执行单元11执行所述对应的原生指令。

所述第一转换单元15可以通过第二字节码指令找到与所述第二字节码指令相应的解释函数，第一执行单元11调用与所述第二字节码指令相对应的解释函数实现与所述第二字节码指令相对应的原生指令的执行。

实施例三的技术方案采用第一处理单元读取并判断字节码指令，在所述字节码指令为第二处理单元无法执行的字节码指令时，第一处理单元将所述字节码指令转为原生指令并执行，从而更加完善了智能卡对字节码指令的执行机制。

如图4所示，本发明技术方案还提供一种指令的处理方法，包括：步骤S1，第一处理单元执行原生指令；步骤S2，第二处理单元执行第一字节码指令。

步骤S1的所述第一处理单元执行原生指令可以包括：所述第一处理单元通过程序总线从存储单元读取所述原生指令。

如图5所示，所述指令的处理方法还可以包括：步骤S11，所述第一处理单元读取字节码指令，在判断所读取的字节码指令为第一字节码指令时，输出第一触发信息；步骤S21，所述第二处理单元在获取所述第一触发信息后，执行所述第一字节码指令。

步骤S11的所述第一处理单元判断所述字节码指令为第一字节码指令包括：所述第一处理单元根据所述字节码指令的内容判断所述字节码指令为第一字节码指令。

步骤S11的所述第一处理单元输出第一触发信息包括：所述第一处理单元通过数据总线将所述第一触发信息保存至切换单元。

所述第一触发信息包括所述第一字节码指令，所述处理方法还可以包括：在所述第二处理单元执行所述第一字节码指令之前，所述第二处理单元从所述切换单元读取所述第一字节码指令。

所述指令的处理方法还可以包括：在所述第二处理单元执行所述第一字节码指令之前，所述第二处理单元通过字节码总线从存储单元读取所述第一字节码指令。

所述指令的处理方法还可以包括：所述第一处理单元读取字节码指令，在判断所述字节码指令为第二字节码指令时，将所述第二字节码指令转化为对应的原生指令，执行所述对应的原生指令，所述第二字节码指令为所述第二处理单元无法执行的字节码指令。

所述第一处理单元判断所述字节码指令为第二字节码指令包括：所述第一处理单元根据所述字节码指令的内容判断所述字节码指令为第二字节码指令

所述第一处理单元读取字节码指令可以包括：所述第一处理单元通过数据总线从存储单元读取字节码指令。

本发明实施例提供的指令的处理方法，增加了能够直接执行字节码指令的处理单元来执行字节码指令，明显加快了指令的执行速度。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定范围。

Claims (22)

1.一种智能卡，其特征在于，包括：

第一处理单元，包括适于执行原生指令的第一执行单元；

第二处理单元，包括适于执行第一字节码指令的第二执行单元。

2.如权利要求1所述的智能卡，其特征在于，还包括：存储单元，适于保存所述原生指令和字节码指令，所述字节码指令包括第一字节码指令。

3.如权利要求2所述的智能卡，其特征在于，还包括：存储管理单元，所述存储管理单元通过程序总线和数据总线连接所述第一处理单元，通过字节码总线连接所述第二处理单元。

4.如权利要求3所述的智能卡，其特征在于，所述存储管理单元适于从所述存储单元读取原生指令并发送至所述程序总线，所述第一处理单元还包括：原生指令读取单元，适于通过所述程序总线读取所述原生指令。

5.如权利要求3所述的智能卡，其特征在于，所述存储管理单元适于从存储单元读取字节码指令并发送至所述数据总线；

所述第一处理单元还包括：

第一读写单元，适于通过所述数据总线读取字节码指令；

第一判断单元，适于在判断所读取的字节码指令为第一字节码指令时，输出第一触发信息；

所述第二执行单元适于在获取所述第一触发信息后，执行所述第一字节码指令。

6.如权利要求5所述的智能卡，其特征在于，所述第一判断单元根据所述字节码指令的内容判断所述字节码指令为第一字节码指令。

7.如权利要求5所述的智能卡，其特征在于，还包括：切换单元，适于保存所述第一触发信息；所述第一读写单元还适于通过数据总线将所述第一判断单元输出的所述第一触发信息保存至切换单元。

8.如权利要求7所述的智能卡，其特征在于，所述第二处理单元还包括：第二读写单元，所述第二读写单元适于从所述切换单元获取所述第一触发信息。

9.如权利要求8所述的智能卡，其特征在于，所述第一触发信息包括所述第一字节码指令。

10.如权利要求8所述的智能卡，其特征在于，所述存储管理单元适于从所述存储单元读取第一字节码指令并发送至所述字节码总线，所述第二读写单元还适于通过所述字节码总线读取所述第一字节码指令。

11.如权利要求3所述的智能卡，其特征在于，所述存储管理单元适于从所述存储单元读取字节码指令并发送至所述数据总线；

所述第一处理单元还包括：

第一读写单元，适于通过所述数据总线读取字节码指令；

第一转换单元，适于在判断所读取的字节码指令为第二字节码指令时，将所述第二字节码指令转化为对应的原生指令，所述第二字节码指令为所述第二执行单元无法执行的字节码指令；

所述第一执行单元适于执行所述对应的原生指令。

12.如权利要求11所述的智能卡，其特征在于，所述第一转换单元根据所述字节码指令的内容判断所述字节码指令为第二字节码指令。

13.一种指令的处理方法，其特征在于，包括：

第一处理单元执行原生指令；

第二处理单元执行第一字节码指令。

14.如权利要求13所述的指令的处理方法，其特征在于，所述第一处理单元执行原生指令包括：

所述第一处理单元通过程序总线从存储单元读取所述原生指令。

15.如权利要求13所述的指令的处理方法，其特征在于，还包括：

所述第一处理单元读取字节码指令，在判断所读取的字节码指令为第一字节码指令时，输出第一触发信息；

所述第二处理单元在获取所述第一触发信息后，执行所述第一字节码指令。

16.如权利要求15所述的指令的处理方法，其特征在于，所述第一处理单元判断所述字节码指令为第一字节码指令包括：

所述第一处理单元根据所述字节码指令的内容判断所述字节码指令为第一字节码指令。

17.如权利要求15所述的指令的处理方法，其特征在于，所述第一处理单元输出第一触发信息包括：

所述第一处理单元通过数据总线将所述第一触发信息保存至切换单元。

18.如权利要求17所述的指令的处理方法，其特征在于，所述第一触发信息包括所述第一字节码指令，所述处理方法还包括：

在所述第二处理单元执行所述第一字节码指令之前，所述第二处理单元从所述切换单元读取所述第一字节码指令。

19.如权利要求17所述的指令的处理方法，其特征在于，还包括：

在所述第二处理单元执行所述第一字节码指令之前，所述第二处理单元通过字节码总线从存储单元读取所述第一字节码指令。

20.如权利要求13所述的指令的处理方法，其特征在于，还包括：

所述第一处理单元读取字节码指令，在判断所述字节码指令为第二字节码指令时，将所述第二字节码指令转化为对应的原生指令，执行所述对应的原生指令，所述第二字节码指令为所述第二处理单元无法执行的字节码指令。

21.如权利要求20所述的指令的处理方法，其特征在于，所述第一处理单元判断所述字节码指令为第二字节码指令包括：

所述第一处理单元根据所述字节码指令的内容判断所述字节码指令为第二字节码指令。

22.如权利要求15或20所述的指令的处理方法，其特征在于，所述第一处理单元读取字节码指令包括：

所述第一处理单元通过数据总线从存储单元读取字节码指令。

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