DE4011745C2

DE4011745C2 -

Info

Publication number: DE4011745C2
Application number: DE4011745A
Authority: DE
Inventors: Ikuyoshi Kobe Hyogo Jp Hiroshima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-04-13
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1992-07-16
Also published as: CN1046404A; DE4011745A1; KR900016884A; CN1021087C; US5379427A; JPH02271435A; KR930000592B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Taskverfolgung bei einer durch ein Betriebssystem gesteuerten Datenver arbeitungsanlage für Multitaskingbetrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Fig. 1 ist ein grundsätzliches Blockdiagramm eines Multi tasking-Betriebssystems von der Art, wie es in "Analyzing Multitask" (2. Ausgabe, CQ Publications Inc., Tokyo, 1988, S. 18) von S. Sasaki beschrieben ist. In der Figur ist mit 1 jeweils ein Anwendungstask bezeichnet; 2 ist ein Supervisor, der die Anwendungstasks verwaltet und steuert; 3 ist ein Speicherverwaltungsteil, der Ein-Ausgabedaten der Anwendungstasks 1 verwaltet; 4 ist ein Datenverwaltungsteil, der Ein-Ausgabedaten der Anwendungstasks verwaltet; 5 ist ein Prozeßverwaltungsteil, der Multitasking-Operationen verwaltet; und 6 ist ein Ein-Ausgabeverwaltungsteil, der vorgesehene Ein-Ausgabevorrichtungen verwaltet und steuert. Die Teile 1-6 bilden gemeinsam ein als Kern 7 bezeichnetes Betriebssystem.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer bekannten Prozeßverwal tungsroutine, die in "Analyzing-Multitask" (S. 48) gezeigt ist und einen Teil des dort beschriebenen Betriebssystem bildet. Dabei ist 2 ein Supervisor, der von außen angefor derte Unterbrechungen und von Programmen ausgegebene Sy stemaufrufe überwacht; 5 ist eine Routine, die den Prozeß verwaltet; 11 ist eine Synchronisationssteuereinheit zur Sychronisation mit Ein-Ausgabevorrichtungen; 12 ist ein Prozeß-Prioritätssteuerteil, der eine Taskwarteschlange entsprechend den Prioritäten der betroffenen Tasks erzeugt; 13 ist eine Prozeßliste, die die Tasks in der Warteschlange enthält; und 14 ist ein Prozeßverteiler, der den Task mit der höchsten Priorität in der Warteschlange der CPU zu weist. Fig. 3 zeigt eine Hardwareauslegung, die die vorge nannte Einrichtung umfaßt.

Es folgt nunmehr eine Beschreibung der Art und Weise, wie ein Taskwechsel stattfindet. Es gibt drei Gründe für den Taskwechsel: eine extern erzeugte Unterbrechung, eine Ein- Ausgabesynchronisations-Unterbrechung und einen Systemauf ruf. Extern erzeugte Unterbrechungen umfassen solche von außerhalb des Systems und solche von außerhalb der CPU, wie etwa eine Überwachungstaktgeber-Unterbrechung. Ein-Ausgabe synchronisations-Unterbrechungen werden erzeugt, um die CPU mit peripheren Einrichtungen, die andere Betriebsgeschwin digkeiten haben, zu synchronisieren, z. B. mit Disketten laufwerken, Druckern, Magnetbandeinheiten und Festplatten laufwerken. Jeder dieser drei Gründe kann beim Auftreten einen Taskwechsel auslösen.

Die Fig. 4(a) bis 4(c) zeigen Beispiele der drei Arten von Taskwechsel, die aus einem dieser Gründe erfolgen. Fig. 4(a) zeigt ein Beispiel für das Auftreten eines Taskwech sels im Fall einer extern erzeugten Unterbrechung. Die Unterbrechung tritt auf, während der Task A ausgeführt wird. Dadurch wird Task B, der sich bisher im Wartezustand befand, in einen Bereitschaftszustand gebracht. Nunmehr befinden sich beide Tasks A und B im Bereitsschaftszustand. Wenn Task B die höhere Priorität als Task A hat, wird der CPU Task B zugewiesen. Fig. 4(b) zeigt ein Beispiel einer Ein-Ausgabesynchronisations-Unterbrechung, die zu einem Taskwechsel führt. Task B fordert während seiner Ausführung eine periphere Vorrichtung auf, einen bestimmten Prozeß auszuführen. Dann tritt Task B in einen Wartezustand und verbleibt dort, bis die Vorrichtung ihren Prozeß beendet hat. Während sich Task B im Wartezustand befindet, wird der CPU Task A zugewiesen, der sich im Bereitschaftszustand befand, jedoch wegen seiner gegenüber Task B niedrigeren Priorität inaktiv war. Wenn die periphere Vorrichtung ihren Prozeß beendet hat, erfolgt eine Ein-Ausgabesynchronisa tions-Unterbrechung. Dadurch ändert Task B seinen Wartezu stand in einen Bereitschaftszustand. Somit erfolgt ein Taskwechsel von Task A zu Task B. Fig. 4(c) zeigt ein Bei spiel für die Auslösung eines Taskwechsels durch einen Systemaufruf. Task A wird ausgeführt, während sich Task B im Wartezustand befindet. Dann liefert Task A einen System aufruf, durch den Task B seinen Wartezustand in einen Be reitschaftszustand ändert. Wenn die Priorität von Task B höher als diejenige von Task A ist, erfolgt ein Taskwechsel von Task A zu Task B.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 werden die Operationen be schrieben, die ausgeführt werden, wenn eine Ein-Ausgabe synchronisations-Unterbrechung einen Taskwechsel bewirkt. In Schritt ST 1 tritt eine Ein-Ausgabeunterbrechung auf. In Schritt ST 2 wird das Auftreten der Unterbrechung über den Synchronisationssteuerteil 11 dem Supervisor 2 und dem Prozeß-Prioritätssteuerteil 12 gemeldet. In Schritt ST 3 bringt der Prozeß-Prioritätssteuerteil 12 einen Task in den Bereitschaftszustand, der auf die Ein-Ausgabeverarbeitung gewartet hat, und trägt den Task in die Prozeßliste 13 ein. In Schritt ST 4 meldet der Supervisor 2 dem Prozeßwechsler 14 den Vorgang, so daß der Wechsel zum neuen Task erfolgen kann. In Schritt ST 5 entnimmt der Prozeßwechsler 14 aus der Prozeßliste 13 die Information über den Task, zu dem ge wechselt werden soll. In Schritt ST 6 wird die Information in Register oder dergleichen der CPU gesetzt. Nachdem die Information bezüglich des neuen Tasks auf diese Weise auf gebaut worden ist, erfolgt der Taskwechsel.

Unter Bezugsnahme auf Fig. 6 werden die Operationen be schrieben, die ausgeführt werden, wenn von einem System aufruf oder von einer Unterbrechung ein Taskwechsel aus gelöst wird. In Schritt ST 11 tritt ein Systemaufruf oder eine Unterbrechung auf, die einen Taskwechsel erforderlich macht. In Schritt ST 12 wird dem Supervisor 2 dieses Auf treten gemeldet. In Schritt ST 13 informiert der Supervisor 2 den Prozeßwechsler 14 über einen Taskwechsel. In Schritt ST 14 entnimmt der Prozeßwechsler 14 aus der Prozeßliste 13 die Information über den zu wechselnden Task. In Schritt ST 15 wird die Information in Register oder dergleichen der CPU gesetzt. Dann erfolgt der Taskwechsel.

Wenn es notwendig ist, Multitasking-Software zu entwickeln, die eine wiederholte Ausführung der oben beschriebenen Taskwechsel während des Betriebs verlangt, gibt es Fälle, in denen zur Überwachung des Protokolls solcher Taskwechsel eine Taskverfolgungseinrichtung verwendet wird. Nachstehend folgt eine Beschreibung der Durchführung einer Taskverfol gung. Der Prozeßwechsler in der Prozeßverwaltungsroutine zeichnet Taskwechsel zum Zweck der Taskverfolgung auf. Diese Aufzeichnungen bilden Informationen, die nur vom Prozeßwechsler gesammelt werden. Die Informationen enthal ten nur Taskwechsel von einem Task zu einem anderen. Unter Bezugsnahme auf Fig. 7 erfolgt eine Taskverfolgung bei einer bekannten Einrichtung wie folgt: In Schritt ST 21 wird die Taskverfolgung mit einer Bedienerschnittstelle, etwa einer Kathodenstrahlröhre, ausgelöst. In Schritt ST 22 wird der Prozeßwechsler von der Aktivierung der Taskverfolgung in formiert. Beim Taskwechsel sammelt der Prozeßwechsler in Schritt ST 23 Informationen über den Taskwechsel von welchem Task zu welchem Task. In Schritt ST 24 wird die gesammelte Information konsekutiv in einen Verfolgungspuffer gesetzt. In Schritt ST 25 verlegt die Bedienerschnittstellenvorrich tung, daß der Inhalt des Verfolgerpuffers an eine geeig nete Ausgabevorrichtung (Kathodenstrahlrähre etc.) ausge geben wird. In Schritt ST 26 wird der Inhalt ders Verfol gungspuffers auf dem Bildschirm angezeigt. Bei der Soft ware-Entwicklung prüft der verantwortliche Software-De signer auf der Basis der in dieser Weise ausgegebenen In formationen, ob die Taskwechsel wie vorgegeben ausgeführt werden.

Die Arbeitsweise der typischen bekannten Taskverfolgungs einrichtung wurde vorstehend beschrieben. Es ist ersicht lich, daß das Protokoll der Taskausführung, d. h. das Pro tokoll von Taskwechseln von einem Task zu einem anderen, als Verfolgungsinformation gesammelt wird. Ein bei der be kannten Einrichtung bestehendes Problem liegt darin, daß es bisher nicht möglich ist zu erfahren, welcher Task die gerade laufende Taskausführung gestoppt hat, aus welchem Grund dies geschieht, welcher Task die Ausführung wieder aufgenommen hat und warum. Da diese Faktoren nicht bekannt sind, dauert es viele Stunden, um den Grund für einen uner warteten Taskwechsel herauszufinden. Die Entwicklung von Multitasking-Systemen benötigt daher außerordentlich viel Zeit.

Aus Zilker, M. "Praxis des Multitasking", Franzis-Verlag GmbH, 1987, ist es bekannt, durch Aufzeichnen von Registerzuständen und nachfolgendes Auslesen der Register den Grund für einen Interrupt innerhalb eines Programmzyklus zu ermitteln. Hierfür ist ein zusätzlicher Interrupt-Handler erforderlich, der über eine große Anzahl von Eingängen entsprechend der Anzahl mögli cher Interrupts verfügen muß. Eine Fehleranalyse bezüglich möglicher Interruptursachen ist hierbei nicht realisierbar, da auf die Registerinhalte extern nicht ohne weiteres zugegriffen werden kann.

Auch ist es bekannt, bei der Programmierung von Multitasksystemen maschinennahe Grundprogramme als Teil des Entwicklungssystems mit zu nutzen.

Insbesondere bei der Echtzeitsimulation des zu testenden Programms ist es mittels eines Monitorunterprogramms möglich, existierende Tasks mit Status und Zeitzyklusangaben zu erken nen und gegebenenfalls anzuzeigen.

Jedoch kann hierbei nicht erkannt werden, welches konkrete Ergebnis einen Taskwechsel initiiert hat und warum der Taskwechsel erfolgte.

Die Untersuchung dieser Umstände erfordert daher einen hohen Zeitaufwand, so daß es schwierig ist, Programmabläufe ausrei chend zu testen und Fehlerursachen zu ermitteln.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Taskverfolgung bei einer durch ein Betriebssystem gesteuerten Datenverarbeitungsanlage für Multitaskingbetrieb, wobei insbesondere beim Software-Design ein effektives Prüfen und Testen dadurch ermöglicht werden soll, daß erkennbar wird, welches Ereignis den Taskwechsel herbeigeführt hat.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei eine bevorzugte Weiter entwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Anspruch 2 beschrieben ist.

Dementsprechend ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein die Taskausführung steuerndes Betriebssystem vorgesehen, wobei jeder Task mit einer Tabelle zur Speicherung von Unterbrechnungs- und Systemaufruf-Informationen versehen ist. Die Unterbrechungsinformationen umfassen die Gründe für die einen Taskwechsel auslösenden Unterbrechungen. Die Systemaufruf-Informationen umfassen Systemaufrufnummern, die bei der Ausgabe von Systemaufrufen zugeteilt werden. Wenn eine Unterbrechung auftritt oder ein Systemaufruf ausgegeben wird, wird die relevante Information in der Tabelle gespeichert. Wenn die Taskverfolgung gestartet wird, um das Protokoll der Taskausführung aufzuzeichnen, werden sowohl die Unterbrechungsinformation als auch die Systemaufrufinformation zusammen mit Taskwechselinformationen ausgegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungs beispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 ein grundsätzliches Blockdiagramm eines Multi tasking-Betriebssystems, das sowohl auf be kannte Einrichtung als auch auf die Erfindung anwendbar ist

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer bekannten Prozeßver waltungsroutine;

Fig. 3 ein Blockdiagramm von Hardware, die sowohl auf die bekannte Einrichtung als auch die Er findung anwendbar ist;

Fig. 4a bis 4c Diagramme, die Taskwechsel in bekannten Ein richtungen erläutern;

Fig. 5 ein Flußdiagramm, das den Ablauf von Task wechseln zeigt, die bei Auftreten einer Ein- Ausgabeunterbrechung in einer bekannten Ein richtung durchgeführt werden;

Fig. 6 ein Flußdiagramm, das den Verlauf von Task welchseln zeigt, die bei Auftreten einer Unter brechung oder Ausgabe eines Systemaufrufs in einer bekannten Einrichtung durchgeführt werden;

Fig. 7 ein Flußdiagramm, das den Ablauf von Task wechseln zeigt, die während der bekannten Taskverfolgung ausgeführt werden;

Fig. 8 ein Blockdiagramm des Ablauf der Taskver folgung nach dem bevorzugten Ausführungs beispiel;

Fig. 9 ein Flußdiagramm, das den Ablauf von Opera tionen des bevorzugten Ausführungsbeispiels beim Auftreten einer Unterbrechung oder bei Ausgabe eines Systemaufrufs zeigt; und

Fig. 10 ein Flußdiagramm, das den Ablauf von Opera tionen des bevorzugten Ausführungsbeispiels beim Auftreten eines Taskwechsels während der Taskverfolgung zeigt.

Nachstehend wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel erläu tert. In Fig. 8 ist 21 ein Unterbrechungsinformationssamm ler, der Informationen betreffend den Grund für jede Unter brechung bei deren Auftreten sammelt; 22 ist ein System aufrufinformationssammler, der die Nummer jedes Systemauf rufs bei dessen Auftreten sammelt; und 23 ist ein Ein-Aus gabesynchronisations-Unterbrechungsinformations-Sammler, der Informationen darüber sammelt, welche Ein-Ausgabevor richtung eine Ein-Ausgabesynchronisations-Unterbrechung angefordert hat. Die Tabelle jedes Tasks zur Speicherung der drei Informationsarten ist in einem Speicher enthalten.

Das Flußdiagramm von Fig. 9 zeigt Operationen beim Auftre ten eines Taskwechsels. Dabei ist angenommen, daß der hier gezeigte Taskwechsel durch eine Unterbrechung bedingt ist. In Schritt ST 31 tritt eine Unterbrechung ein. In Schritt ST 32 wird in der Tabelle des momentan ausgeführten Tasks Unterbrechungsinformation, die zu diesem Zeitpunkt gültig ist, gespeichert. In Schritt ST 33 wird das Auftreten der Unterbrechung dem Supervisor 2 mitgeteilt. In Schritt ST 34 wird der Prozeßwechsler 14 vom Supervisor 2 über das Auf treten der Unterbrechung informiert und führt eine Umschal tung zu einem anderen Task durch. In Schritt ST 35 entnimmt der Prozeßwechsler 14 aus der Prozeßliste 13 die Informa tion über den zu wechselnden Task. In Schritt ST 36 wird die Information in Register oder dergleichen der CPU gesetzt. Im Fall eines Systemaufrufs oder einer Ein-Ausgabesynchro nisations-Unterbrechung wird relevante Information in ähn licher Weise gesammelt und in die Tabelle für den laufenden Task eingeschrieben.

Nachstehend wird der Betrieb während der Taskverfolgung unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 10 beschrie ben. In Schritt ST 41 wird die Taskverfolgung mit einer Bedienerschnittstellenvorrichtung, etwa einer Kathoden strahlröhre, ausgelöst. In Schritt ST 42 wird dem Prozeß wechsler 14 die Aktivierung der Taskverfolgung mitgeteilt. In Schritt ST 43 sammelt der Prozeßwechsler 14 Informationen über die Umschaltung von welchem Task zu welchem Task. In Schritt ST 44 wird die so gesammelte Information konsekutiv in einem Verfolgungspuffer gespeichert. In Schritt ST 45 werden die Unterbrechungs- und die Systemaufrufinformatio nen in der Tabelle jedes Task in den Verfolgungspuffer eingeschrieben. In Schritt ST 46 verlangt die Bediener schnittstellenvorrichtung vom Verfolgungspuffer die Ausgabe von dessen Inhalt an eine geeignete Ausgabevorrichtung (Kathodenstrahlröhre etc.). In Schritt ST 47 wird der Inhalt des Verfolgungspuffers auf dem Bildschirm angezeigt.

Bei dem nachstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wird die Nummer jedes Systemaufrufs als Systemaufrufinformation ge sammelt. Alternativ werden die gleichen Ergebnisse erzielt, wenn auf jeden Systemaufruf zutreffende Parameter, die Adresse eines Anwendungstasks, der bei Ausgabe eines Sy stemaufrufs abläuft, und/oder die Adresse eines Anwendungs tasks, der bei Erzeugung einer Unterbrechung abläuft, ge sammelt werden.

Wenn die Taskverfolgung initiiert wird, um ein Protokoll der Taskausführung aufzuzeichnen, werden sowohl die Unter brechungs- als auch die Systemaufrufinformationen zusammen mit der Taskwechselinformation ausgegeben. Diese ermöglicht nicht nur die Erstellung des Protokolls der Taskwechselaus führung, sondern auch des Protokolls von Unterbrechungen und Systemaufrufen, die Taskwechsel auslösen. Durch diese Information ist der Grund für einen bestimmten Task wechsel leicht feststellbar, so daß Software-Designer in die Lage versetzt werden, ohne Schwierigkeiten Multi tasking-Software zu entwickeln.

Claims

1. Verfahren zur Taskverfolgung bei einer durch ein Betriebssystem gesteuerten Datenverarbeitungsanlage für Multitaskingbetrieb, bei dem im Fall eines Taskwechsels Informationen über die Tasks vor und nach dem Taskwechsel als Taskwechselinformationen in entsprechenden Speichermitteln ab speicherbar sind;
wobei Gründe für einen Taskwechsel entweder Unterbrechungen oder Systemaufrufe sind; und die Unterbrechungsinformationen, die Systemaufrufinformationen bzw. die Taskwechselinformationen auf entsprechenden Ausgabemitteln ausgebbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß Unterbrechungsinformationen über die Gründe von den Taskwechsel auslösenden Unterbrechungen bzw. eine Systemaufrufnummer umfassende Systemaufrufinformationen für jeden Task in entsprechenden Speichermitteln abspeicherbar sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsinformation sowohl extern erzeugte Unterbrechungsinformationen als auch Ein- Ausgabesynchronisationsinformation umfassen.