CN104077173A - 智能卡内java程序指令的执行方法及智能卡 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能卡中JAVA程序指令的执行方法及智能卡,属于智能卡技术领域。智能卡在下载JAVA程序到本地的过程中,将所述JAVA程序的字节码编译为所述智能卡内CPU可识别执行的汇编指令,并存储所述CPU可识别执行的汇编指令;这样,在智能卡接收到终端设备发送的操作指令时,就可以直接根据该操作指令在存储的CPU可识别执行的汇编指令查找并运行所述操作指令对应的CPU可识别执行的汇编指令,使得智能卡可以直接而准确的直接运行CPU可识别执行的汇编指令,无需在运行时执行翻译的操作,也无需多次跳转才能实现程序的运行,极大的提高了智能卡执行JAVA程序指令时的执行速度。

Description

智能卡内JAVA程序指令的执行方法及智能卡
技术领域
本发明涉及智能卡技术领域,尤其涉及智能卡内JAVA程序指令的执行方法及智能卡。
背景技术
智能卡(Smart Card)是内嵌有微芯片的塑料卡的统称。卡内的集成电路包括中央处理器(Central Processing Unit,简称:CPU),可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,简称:EEPROM)、随机存储器(Random Access Memory,简称:RAM)和固化在只读存储器(Read-Only Memory,简称:ROM)中的卡内操作系统(Chip Operating System,简称:COS)。在传统的智能卡的基础上,为了更便于移植和平台统一,实现以具有安全防护性的方式来执行小型的JAVA程序(也称小应用程序APPlet)的虚拟机的智能卡称为JavaCard。目前,JavaCard技术解决了多个Applet间的安全防护,从而实现了一卡多用功能,被广泛应用于银行卡、移动支付和省份认证等领域。
JAVA语言作为一种高级编程语言,因其具有简单、安全、可移植等优点而被采用来作为操作系统程序、应用软件编程工具语言。由于JAVA语言具有跨平台的特点,因此,一般的计算机系统硬件设备不能直接执行由JAVA语言编写而成的程序。例如,现有的部分智能卡操作系统使用JAVA编写而成,程序经过编译后以字节码的形式存储在智能卡中,但智能卡的中央处理器不能直接执行由JAVA语言编译而成的字节码,因此,智能卡中需设置一虚拟机,由虚拟机将JAVA字节码翻译成智能卡可直接执行的地址可执行代码,然后再由中央处理器执行。
其中,字节码(ByteCode)是命令语言(如,机器语言),并且不依赖与特定的处理器。字节码通过虚拟机来执行。也就是说,虚拟机将字节码解释为相应的本地代码。因为字节码不限于特定的架构,所以可以在具有JAVA虚拟机的任何架构上运行,因此,二进制字节码文件能够以独立于平台的方式被执行。
现有的虚拟机解释执行字节码时,是以不断循环地逐条读取并逐条解释字节码的方式进行的。每次读取解释字节码时,需要完成读取字节码、读取字节码解释程序地址、跳转至该地址并解释、跳转至循环的起点读取下一条字节码等步骤。这样,每次读取字节码需要完成两次读取和两次跳转过程,这将占用大量的时间,使得智能卡的运行效率低下,不能满足人们对智能卡运行速度的要求。
发明内容
本发明实施例提供了一种智能卡中JAVA程序指令的执行方法及智能卡,可极大的提高智能卡执行JAVA卡Applet程序指令时的执行速度。
一方面,本发明实施例提供了一种智能卡中JAVA程序指令的执行方法,智能卡下载JAVA程序到本地的过程中,将所述JAVA程序的字节码编译为所述智能卡内CPU可识别执行的汇编指令,并存储所述CPU可识别执行的汇编指令,所述方法包括:
所述智能卡接收终端设备发送的操作指令;
所述智能卡根据所述操作指令查找存储的CPU可识别执行的汇编指令,得到所述操作指令对应的CPU可识别执行的汇编指令,并运行查找到CPU可识别执行的汇编指令。
另一方面,本发明实施例提供了一种智能卡,所述智能卡包括:
预编译模块,用于下载JAVA程序到本地的过程中,将所述JAVA程序的字节码编译为所述智能卡内CPU可识别执行的汇编指令;
存储模块,用于存储所述CPU可识别执行的汇编指令;
接收模块,用于接收终端设备发送的操作指令;
运行模块,用于根据所述操作指令查找存储的CPU可识别执行的汇编指令,得到所述操作指令对应的CPU可识别执行的汇编指令,并运行查找到CPU可识别执行的汇编指令。
本发明实施例的有益效果包括:
本发明实施例中,智能卡在下载JAVA程序到本地的过程中,将所述JAVA程序的字节码编译为所述智能卡内CPU可识别执行的汇编指令,并存储所述CPU可识别执行的汇编指令;这样,在智能卡接收到终端设备发送的操作指令时,就可以直接根据该操作指令在存储的CPU可识别执行的汇编指令查找并运行所述操作指令对应的CPU可识别执行的汇编指令,使得智能卡可以直接而准确的直接运行CPU可识别执行的汇编指令,无需在运行时执行翻译的操作,也无需多次跳转才能实现程序的运行,极大的提高了智能卡执行JAVA程序指令时的执行速度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种智能卡中JAVA程序指令的执行方法的流程示意图;
图2为本发明实施例提供的另一种智能卡中JAVA程序指令的执行方法的流程示意图;
图3为本发明实施例提供的一种智能卡的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的另一种智能卡的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明实施例提供的调整终端文字的方法、装置及终端的具体实施方式进行详细地说明。
本发明实施例提供的一种智能卡中JAVA程序指令的执行方法,智能卡下载JAVA程序到本地的过程中,将所下载的JAVA程序的字节码编译为智能卡内CPU可识别执行的汇编指令,并存储编译到的CPU可识别执行的汇编指令,如图1所示,所述方法具体包括以下步骤:
步骤101:智能卡接收终端设备发送的操作指令;
步骤102:智能卡根据所接收到的操作指令查找存储的CPU可识别执行的汇编指令,得到所述操作指令对应的CPU可识别执行的汇编指令,并运行查找到CPU可识别执行的汇编指令。
本发明实施例中,智能卡在下载JAVA程序到本地的过程中,将所述JAVA程序的字节码编译为所述智能卡内CPU可识别执行的汇编指令,并存储所述CPU可识别执行的汇编指令;这样,在智能卡接收到终端设备发送的操作指令时,就可以直接根据该操作指令在存储的CPU可识别执行的汇编指令查找并运行所述操作指令对应的CPU可识别执行的汇编指令,使得智能卡可以直接而准确的直接运行CPU可识别执行的汇编指令,无需在运行时执行翻译的操作,也无需多次跳转才能实现程序的运行,极大的提高了智能卡执行JAVA程序指令时的执行速度。
下面通过具体实施例对上述提供的一种智能卡中JAVA程序指令的执行方法进行详细描述,如图2所示,执行本发明实施例时包括以下步骤:
步骤201:智能卡下载JAVA程序到本地,在下载JAVA程序到本地的过程中,将下载的JAVA程序的字节码编译为智能卡内CPU可识别执行的汇编指令,并本地存储编译到的CPU可识别执行的汇编指令;
本发明实施例中,将下载的JAVA程序的字节码编译为智能卡内CPU可识别执行的汇编指令可以包括:
下载JAVA程序到本地的过程中,将下载的JAVA程序中的字节码以函数为单位编译为智能卡内CPU可识别执行的汇编指令;例如,在下载的JAVA程序中的字节码构成一个功能函数进行调用时,就将该函数编译为CPU可识别执行的汇编指令,无需等到JAVA程序完全下载完成,这样,边下载边编译可以提高编译效率;
或者,
下载JAVA程序到本地的过程中,将下载的JAVA程序中的字节码以程序为单位编译为智能卡内CPU可识别执行的汇编指令;例如,在JAVA程序的字节码被完全下载完成时,统一将JAVA程序的字节码编译为CPU可识别执行的汇编指令,可以提高编译的准确率。
当然本实例在具体实现时,还可以在下载JAVA程序到本地的过程中,在下载的JAVA程序中的字节码构成两个或以上的功能函数进行调用时,就将该两个或以上的函数编译为CPU可识别执行的汇编指令,使得边下载边编译提高编译效率的同时,对两个或以上的函数进行编译还可以提高编译的准确度。
本发明实例中,本地存储编译到的CPU可识别执行的汇编指令可以为:将CPU可识别执行的汇编指令存储到可编程只读存储器EEPROM。
另外,本实例在具体实现时,存储编译到的CPU可识别执行的汇编指令的同时,所述方法还包括:存储所述CPU可识别执行的汇编指令对应的参数信息,其中,所述参数信息包括汇编指令的个数、标签、类型、调用地址及生命周期。
其中,所述标签可以是UID或者GUID,用于标识智能卡内存储的CPU可识别执行的汇编指令;所述类型用于指示智能卡所存储的CPU可识别执行的汇编指令是支付程序,还是身份识别程序等;所述调用地址给出了CPU可识别执行的汇编指令的存储地址,以便调用使用;所述生命周期给出了CPU可识别执行的汇编指令的存储周期、销毁周期或者运行周期,在具体实现时,当CPU可识别执行的汇编指令的生命周期到时,需将该存储的CPU可识别执行的汇编指令销毁,从终端设备重新下载或者更新该CPU可识别执行的汇编指令。
本实例中,在下载JAVA程序到本地的过程中,就将JAVA卡Applet程序中的ByteCode指令码编译为智能卡内CPU可识别执行的汇编指令,进行这样的预处理有益效果包括两个方面,一方面,智能卡在接收终端设备发送的操作指令后,就可以根据操作指令直接运行编译到的CPU可识别执行的汇编指令,省去在执行时去翻译、多次读取及多次跳转的操作,可极大的提高执行JAVA程序的效率;另一方面,将JAVA程序中的字节码编译为CPU可识别执行的汇编指令后存储占用的空间很小,基本上和直接存储JAVA程序的字节码所要占用的空间差不多甚至更小,使得本技术方案可以很好的适用于现有存储规模较小的智能卡,无需因本技术方案的实现而扩大现有智能卡的存储容量,保证了本技术方案的可移植性及实用性,利于本技术方案的推广适用;例如,针对如下的JAVA程序的字节码:
实例1:ins1:iload1   //向堆栈中压入第一个整数;
       ins2:iload2  //向堆栈中压入第二个整数;
       ins3:imul   //将上述压入的两个整数做乘法运算;
       ins4:iload3  //再向堆栈中压入地三个整数
       ins5:iadd   //将上述乘法运算的结果与压入的第三个整数进行加法运算;
ins6:ireturn  //返回上述运算结果;
如果将上述JAVA程序的字节码编译为ARM平台可识别执行的汇编指令为:
实例2:
//此处前提是r0,r1,r2分别存储3个数
MOV  r3,r0          //把寄存器r0的值赋值给寄存器r3
MLA  r0,r3,r1,r2  //r3乘以r1然后再加上r2然后把值赋给r0
BX   lr             //返回
ENDP               //伪指令
这样,在将JAVA程序的字节码在采用RISC精简指令集的ARM芯片编译后,得到的APM平台可识别的汇编指令后占用的存储空间非常小,甚至要比原有的JAVA程序的字节码占用的空间还要小;
如果上述JAVA程序的字节码编译为X8平台可识别执行的汇编指令为:
实例3:push ebp       //保存ebp指针
       move esp ebp   //赋值当前的esp堆栈指针
       move eax dword ptr[esp+08h]//堆栈中的参数1给eax
       mul  eax dword ptr[esp+0ch]//堆栈中的参数2乘以eax然后结果赋值给eax
add eax  dword ptr[esp+10h]//eax加上堆栈中的参数3
pop ebp   //回复保存的ebp
ret       //返回eax的值
这样,在将JAVA卡Applet程序的ByteCode指令码在X8平台可识别的汇编指令后占用的存储空间大约也只有10Bytes左右,占用的空间非常小,和原有的JAVA卡Applet程序的ByteCode指令码占用的空间差不多。
本技术方案中,字节码指令可以大致分为堆栈操作、功能指令、跳转指令,堆栈操作指令如实例1中的iload,功能指令如实例1中的imul、iadd,跳转指令如实例1中的ireturn。本实例将字节码编译为CPU可识别执行的汇编指令实际上抛弃了传统的JAVA卡虚拟机内堆栈机的概念,所以堆栈操作的指令,就可以直接用变量或者是寄存器代替,可以提高程序读取和跳转的速率,进而提高JAVA卡程序指令的执行操作。
步骤202:智能卡接收终端设备发送的操作指令;
步骤203:智能卡根据接收到的操作指令查找存储的CPU可识别执行的汇编指令,得到所述操作指令对应的CPU可识别执行的汇编指令;
本实例具体实现时,由于智能卡在存储编译到的CPU可识别执行的汇编指令的同时,还存储有该CPU可识别执行的汇编指令的调用地址及标签;那么,智能卡就可以根据操作指令中携带的标签值查找存储的CPU可识别执行的汇编指令,得到所述标签值对应的汇编指令的调用地址;从而可以从该查找到的调用地址中获取所要运行的CPU可识别执行的汇编指令。
步骤204:智能卡直接运行查找到CPU可识别执行的汇编指令,具体可以为:调用并运行查找得到的调用地址中的汇编指令。
本发明实施例中,智能卡在下载JAVA卡程序到本地的过程中,将所述JAVA卡程序的字节码编译为所述智能卡内CPU可识别执行的汇编指令,并存储所述CPU可识别执行的汇编指令;这样,在智能卡接收到终端设备发送的操作指令时,就可以直接根据该操作指令在存储的CPU可识别执行的汇编指令查找并运行所述操作指令对应的CPU可识别执行的汇编指令,使得智能卡可以直接而准确的直接运行CPU可识别执行的汇编指令,无需在运行时执行翻译的操作,也无需多次跳转才能实现程序的运行,极大的提高了智能卡执行JAVA程序指令时的执行速度。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种智能卡,由于该智能卡解决问题的原理与前述一种智能卡中JAVA卡Applet程序指令的执行方法相似,因此该智能卡的实施可以参见方法的实施,重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的一种智能卡,如图3所示,包括:
预编译模块301,用于下载JAVA卡程序到本地的过程中,将接收到的JAVA程序的字节码编译为智能卡内CPU可识别执行的汇编指令;
存储模块302,用于存储编译到的CPU可识别执行的汇编指令;
接收模块303,用于接收终端设备发送的操作指令;
运行模块304,用于根据接收到的操作指令查找存储的CPU可识别执行的汇编指令,得到所述操作指令对应的CPU可识别执行的汇编指令,并运行查找到CPU可识别执行的汇编指令。
较佳地,参见图4,预编译模块301包括:
第一预编译单元3011,用于下载JAVA程序到本地的过程中,将下载的JAVA程序中的字节码以函数为单位编译为智能卡内CPU可识别执行的汇编指令;或者,
第二预编译单元3012,用于下载JAVA程序到本地的过程中,将下载的JAVA程序中的字节码以程序为单位编译为智能卡内CPU可识别执行的汇编指令。
较佳地,存储模块302,用于将编译到的CPU可识别执行的汇编指令以存储到可编程只读存储器EEPROM。
较佳地,存储模块302,用于存储编译到的CPU可识别执行的汇编指令的同时,还用于存储CPU可识别执行的汇编指令对应的参数信息,其中,所述参数信息包括汇编指令的个数、标签、类型、调用地址及生命周期。
较佳地,参见图4,运行模块304包括:
查找单元3041,用于根据所述操作指令中携带的标签值查找存储的CPU可识别执行的汇编指令,得到所述标签值对应的汇编指令的调用地址;
运行单元3042,用于调用并运行查找得到的调用地址中的汇编指令。
本发明实施例中,智能卡在下载JAVA程序到本地的过程中,将所述JAVA程序的字节码编译为所述智能卡内CPU可识别执行的汇编指令,并存储所述CPU可识别执行的汇编指令;这样,在智能卡接收到终端设备发送的操作指令时,就可以直接根据该操作指令在存储的CPU可识别执行的汇编指令查找并运行所述操作指令对应的CPU可识别执行的汇编指令,使得智能卡可以直接而准确的直接运行CPU可识别执行的汇编指令,无需在运行时执行翻译的操作,也无需多次跳转才能实现程序的运行,极大的提高了智能卡执行JAVA程序指令时的执行速度。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例可以通过硬件实现,也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解,本发明实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM,U盘,移动硬盘等)中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图,附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中,也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种智能卡中JAVA程序指令的执行方法,其特征在于,智能卡下载JAVA程序到本地的过程中,将所述JAVA程序的字节码编译为所述智能卡内CPU可识别执行的汇编指令,并存储所述CPU可识别执行的汇编指令,所述方法包括:
所述智能卡接收终端设备发送的操作指令;
所述智能卡根据所述操作指令查找存储的CPU可识别执行的汇编指令,得到所述操作指令对应的CPU可识别执行的汇编指令,并运行查找到CPU可识别执行的汇编指令。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,智能卡下载JAVA程序到本地的过程中,将所述JAVA程序的字节码编译为所述智能卡内CPU可识别执行的汇编指令包括:
智能卡下载JAVA程序到本地的过程中,将所述JAVA程序中的字节码以函数为单位编译为所述智能卡内CPU可识别执行的汇编指令;或者,
智能卡下载JAVA程序到本地的过程中,将所述JAVA程序中的字节码以程序为单位编译为所述智能卡内CPU可识别执行的汇编指令。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,存储所述CPU可识别执行的汇编指令包括:
将所述CPU可识别执行的汇编指令存储到可编程只读存储器EEPROM。
4.根据权利要求1或3所述的方法,其特征在于,存储所述CPU可识别执行的汇编指令的同时,所述方法还包括:
存储所述CPU可识别执行的汇编指令对应的参数信息,所述参数信息包括汇编指令的个数、标签、类型、调用地址及生命周期。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述智能卡根据所述操作指令查找存储的CPU可识别执行的汇编指令,得到所述操作指令对应的CPU可识别执行的汇编指令,并运行查找到CPU可识别执行的汇编指令包括:
所述智能卡根据所述操作指令中携带的标签值查找存储的CPU可识别执行的汇编指令,得到所述标签值对应的汇编指令的调用地址;
所述智能卡调用并运行查找得到的调用地址中的汇编指令。
6.一种智能卡,其特征在于,所述智能卡包括:
预编译模块,用于下载JAVA程序到本地的过程中,将所述JAVA程序的字节码编译为所述智能卡内CPU可识别执行的汇编指令;
存储模块,用于存储所述CPU可识别执行的汇编指令;
接收模块,用于接收终端设备发送的操作指令;
运行模块,用于根据所述操作指令查找存储的CPU可识别执行的汇编指令,得到所述操作指令对应的CPU可识别执行的汇编指令,并运行查找到CPU可识别执行的汇编指令。
7.根据权利要求6所述的智能卡,其特征在于,所述预编译模块包括:
第一预编译单元,用于下载JAVA程序到本地的过程中,将所述JAVA程序中的字节码以函数为单位编译为所述智能卡内CPU可识别执行的汇编指令;或者,
第二预编译单元,用于下载JAVA程序到本地的过程中,将所述JAVA程序中的字节码以程序为单位编译为所述智能卡内CPU可识别执行的汇编指令。
8.根据权利要求6所述的智能卡,其特征在于,所述存储模块,用于将所述CPU可识别执行的汇编指令存储到可编程只读存储器EEPROM。
9.根据权利要求6或8所述的智能卡,其特征在于,所述存储模块,用于存储所述CPU可识别执行的汇编指令的同时,还用于存储所述CPU可识别执行的汇编指令对应的参数信息,所述参数信息包括汇编指令的个数、标签、类型、调用地址及生命周期。
10.根据权利要求9所述的智能卡,其特征在于,所述运行模块包括:
查找单元,用于根据所述操作指令中携带的标签值查找存储的CPU可识别执行的汇编指令,得到所述标签值对应的汇编指令的调用地址;
运行单元,用于调用并运行查找得到的调用地址中的汇编指令。
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