DE4407573C1 - Datenverarbeitungsanlage mit Einrichtungen zur Aufzeichnung von bei Programmabläufen wirksam werdenden Steuersignalen und/oder Adressen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Datenverarbeitungsanlage mit Ein­ richtungen zur Aufzeichnung von bei der Ausführung der Befeh­ le von Programmabläufen wirksam werdenden Steuersignalen und/oder Adressen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches l.

Datenverarbeitungsanlagen stellen komplexe technische Ein­ richtungen dar, in denen immer wieder Fehler aus verschiede­ nen Gründen auftreten können. Um die Ursache solcher Fehler leichter ermitteln zu können, sind die Datenverarbeitungsan­ lagen in der Regel mit zusätzlichen Aufzeichnungseinrichtun­ gen, sogenannte "Tracer", ausgerüstet, die z. B. die bei der Ausführung der Befehle von Programmläufen wirksam werdenden Steuersignale und die zugehörigen relevanten Daten, wie z. B. die Adresse des jeweils zugehörigen Befehls, nacheinander vorübergehend aufzeichnen und damit für die Ursachenanalyse von Fehlern verfügbar machen.

Die Aufzeichnungen können dauernd oder auch nur zeitweilig vorgenommen werden, z. B. ereignis- oder befehlsgesteuert. Die Speicherkapazität des Aufzeichnungsspeichers ist in der Regel auf eine vorgegebene Anzahl von Einträgen beschränkt, so daß nach Erreichen des letzten Eintrages jeweils wieder auf den ersten Eintrag umgesteuert wird und somit alte Einträge fort­ laufend und zyklisch wiederkehrend überschrieben werden, bis aus irgend einem Grunde der Aufzeichnungsvorgang gestoppt wird.

Bei einem Multiprozessorsystem als Datenverarbeitungsanlage ist weiterhin sicherzustellen, daß die Aufzeichnungen zu den auf verschiedenen Prozessoren ablaufenden Programmteilen zeitlich einander zuordenbar sind. Dies wird bei der aus dem US-Patent 4 598 364 bekannten Anordnung dadurch erreicht, daß jeder vorzunehmende Eintrag durch eine von der Systemuhr ge­ lieferten Zeitangabe ergänzt wird.

Als Basis für diese Zeitangabe wird dabei die an jedem Pro­ zessor verfügbare synchrone Systemuhr verwendet. Diese Zeit­ angaben wirken dabei wie ein Zeitstempel, so daß die prozes­ sorbezogenen Einträge in den einzelnen Aufzeichnungsspeichern in einfacher Weise in eine zeitliche Reihenfolge überführt werden können.

Die von der Systemuhr gebildete Zeitangabe umfaßt jeweils ei­ ne Vielzahl von Bits, was einen erheblichen zusätzlichen Speicheraufwand erfordert. Aufgabe der Erfindung ist es da­ her, ausgehend von einer Datenverarbeitungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches I den Speicheraufwand für die be­ nötigten Zeitangaben wesentlich zu verringern.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.

Danach wird für die Einträge eines Programmlaufes oder für eine Reihe von Einträgen, die jeweils einen Teilabschnitt bilden, jeweils nur eine Zeitangabe verwendet, die bitweise mit jedem Eintrag in einer einzigen Bitspalte des Aufzeich­ nungsspeichers aufgezeichnet wird. Aus der Lage der einzelnen Einträge mit Bezug auf den Beginn einer Aufzeichnungsfolge bzw. im jeweiligen Teilabschnitt kann dann mit Bezug auf die jeweils zugehörige Zeitangabe die zeitliche Reihenfolge aller Einträge ohne weiteres festgelegt werden, wenn der jeweils erste Eintrag in etwa mit dem Beginn der durch die niederwer­ tigste Bitstelle der Zeitangabe vorgegebenen Zeiteinheit zu­ sammenfällt.

Erfolgt dagegen der erste Eintrag gegenüber dem Beginn dieser Zeiteinheit phasenverschoben, dann erscheint es zweckmäßig, gemäß Patentanspruch 3 die mögliche Phasenverschiebung durch eine zusätzliche Angabe zu berücksichtigen.

Dies kann einerseits gemäß Patentanspruch 4 dadurch erfolgen, daß man die von der Systemuhr abgeleitete Zeitangabe durch den Zählerstand eines Zählers ergänzt, der die Maschinenzy­ klen während der durch die niederwertigste Bitstelle der Zeitangabe vorgegebenen Zeiteinheit zählt und so die Phasen­ verschiebung gegenüber dem Beginn dieser Zeiteinheit kenn­ zeichnet. Oder aber man verwendet gemäß Patentanspruch 5 un­ mittelbar eine vorgegebene Anzahl der niederwertigsten Bit­ stellen des Zeitzählers der Systemuhr, die in weiteren Bit­ spalten zu jedem Eintrag abgespeichert werden.

Weiterbildungen gemäß den Patentansprüchen 6 bis 9 beziehen sich auf die Steuerung der Aufzeichnungsvorgänge in Verbin­ dung mit der Abspeicherung der Zeitangaben.

Einzelheiten der Erfindung seien nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher er­ läutert.

Der untere Teil der einzigen Figur zeigt die für die Erfin­ dung wesentlichen Bestandteile der Aufzeichnungseinrichtung TRACER des Prozessors eines Multiprozessorsystems mit dem An­ schluß an die Systemuhr TOD im rechten oberen Teil.

Wesentlicher Bestandteil der Systemuhr TOD ist ein Zeitzähler TOD-CNT, der über den Anschluß TOD-DAT voreinstellbar ist und durch einen "+1"-Addierkreis getaktet fortgeschaltet wird. Der Zeitzähler TOD-CNT umfaßt zum Beispiel 56 Zählbitstellen und wird mit einem 16 MHz-Takt CL-TOD fortgeschaltet, so daß auf die niederwertigste Bitstelle 55 alle 62,5 ns eine 1 ad­ diert wird.

Die Aufzeichnungseinrichtung TRACER besteht aus einem Auf­ zeichnungsspeicher TRACE-SP, der in mehrere gleichgroße Teil­ abschnitte TAB0 bis TABn mit z. B. n=32 unterteilt ist, von denen jeder z. B. 64 Eintragszeilen 00 bis 63 für die aufzu­ zeichnenden Informationen TRACE-DAT als Einträge aufweist. Die Auswahl der einzelnen Eintragszeilen steuert in zykli­ scher Reihenfolge der Adressenzähler ADZ, der mit jedem Ma­ schinenzyklus des Prozessors durch einen entsprechenden Takt CL-ZYK fortgeschaltet wird, wenn er über die Steuerung TRACE- CTL mit dem Signal START freigegeben ist.

In Auswirkung der Erfindung ist an den Parallelausgang des Zeitzählers TOD-CNT der Systemuhr TOD ein Schieberegister SR angeschlossen, das mit jedem zugeführten Ladetakt CLL den Zählerstand des Zeitzählers als Zeitangabe ZA parallel über­ nimmt und dessen serieller Schiebeausgang mit dem Datenein­ gang für eine Bitspalte BSP1 des Aufzeichnungsspeichers TRACE-SP verbunden ist, so daß gesteuert durch einen Schiebe­ takt CLS die einzelnen Bits der Zeitangabe ZA nacheinander für die Aufzeichnung in den einzelnen Einträgen des Aufzeich­ nungsspeichers zur Verfügung stehen.

Der Steuerungsablauf ist dabei so gestaltet, daß mit jedem Beginn einer Aufzeichnung durch das Signal START der Adres­ senzähler ADZ freigegeben und bei Unterteilung in Teilab­ schnitte auf den Beginn des nächst folgenden Teilabschnittes TAB im Aufzeichnungsspeicher TRACE-SP voreingestellt. Außer­ dem wird mit dem Signal STL über das ODER-Glied OR und das nachfolgende UND-Glied UN in Verbindung mit einem zeitgerech­ ten Taktimpuls CL der Ladetakt CLL für das Schieberegister SR ausgelöst. Zusätzlich wird der Ladetakt CLL bei Unterteilung in Teilabschnitte mit jedem Beginn eines neuen Teilabschnit­ tes T . . . des Aufzeichnungsspeichers TRACE-SP durch das vom Adressenzähler ADZ gelieferte und ebenfalls auf das ODER- Glied OR einwirkende Steuersignal PAL erzeugt. Die damit je­ weils in das Schieberegister SR übernommene Zeitangabe ist somit gemeinsamer Bezugspunkt für alle Einträge einer Auf­ zeichnungsfolge bzw. der Einträge in dem jeweils angesteuer­ ten Teilabschnitt TAB . . .

Um trotz der seriellen Abspeicherung der Zeitangabe ZA im Aufzeichnungsspeicher sicherzustellen, daß die Zeitangabe im­ mer vollständig abgespeichert wird, wenn aus irgendeinem Grunde der Aufzeichnungsvorgang gestoppt wird, bevor die letzte Bitstelle der jeweils auf zuzeichnenden Zeitangabe (ZA) abgespeichert ist, wird das der Steuerung TRACE-CTL zuge­ führte Haltesignal STOP von dieser jeweils solange verzögert, bis die letzte Bitstelle aufgezeichnet oder bei Unterteilung in Teilabschnitte der letzte Eintrag in dem jeweiligen Teilabschnitt TAB . . . des Aufzeichnungsspeichers TRACE-SP vom Adressenzähler ADZ angesteuert worden ist.

Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß bei Unterteilung in Teilabschnitte die Anzahl der Einträge je Teilabschnitt TAB . . . jeweils größer sein muß als die Anzahl der die jeweils auf zuzeichnende Zeitangabe bildenden Bitstellen, um diese vollständig abspeichern zu können. Wie außerdem bereits er­ wähnt, ist diese Zeitangabe ZA gemeinsamer Bezugspunkt für alle Einträge einer Aufzeichnungsfolge bzw. eines Teilab­ schnittes TAB . . ., wobei jeder Eintrag sich durch seine Lage zeitlich genau einordnen läßt, wenn die Dauer der erforderli­ chen Maschinenzyklen bis zum Erreichen des jeweiligen Eintra­ ges zu der Zeitangabe ZA addiert wird. Dies gilt aber nur dann, wenn die Dauer der durch die niederwertigste Bit stelle des Zeitzählers TOD-CNT vorgegebenen Zeiteinheit in etwa der Dauer eines Maschinenzyklusses entspricht. Ist dagegen die Dauer der durch die niederwertigste Bitstelle 55 des Zeit­ zählers TOD-CNT vorgegebenen Zeiteinheit um ein Vielfaches größer als die Dauer der Maschinenzyklen, dann kann der Be­ ginn einer Aufzeichnungsfolge gegenüber dem Beginn der je­ weiligen Zeiteinheit der Zeitangabe ZA unterschiedlich pha­ senverschoben erfolgen. Bei einer Maschinenzyklusdauer von z. B. 12 ns entfallen auf eine Zeiteinheit der Zeitangabe ZA von beispielsweise 62,5 ns ca. 5 Maschinenzyklen, so daß eine Aufzeichnungsfolge zu fünf verschiedenen Phasenzeitpunkten beginnen kann. Um dennoch die Aufzeichnungen der verschiede­ nen Prozessoren zeitgerecht einander zuordnen zu können, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung neben der Zeitangabe ZA noch eine zusätzliche Angabe TZW abgespeichert.

Diese zusätzliche Zeitangabe TZW kann beispielsweise unmit­ telbar durch eine vorgegebene Anzahl der niederwertigsten Bitstellen des Zeitzählers TOD-CNT gebildet werden, die dann mit jedem Eintrag in entsprechend vielen weiteren Bitspalten BSP2 des Aufzeichnungsspeichers TRACER-SP abgespeichert wer­ den. Bei fünf Maschinenzyklen je Zeiteinheit könnte man z. B. die letzten drei Bitstellen verwenden. Es reicht aber auch die letzte Bitstelle 55, die jeweils nach fünf Maschinenzy­ klen ihren Wert ändert. Aus der Anzahl der vom ersten Eintrag einer Aufzeichnungsfolge bzw. eines Teilabschnittes TAB . . . aus aufeinanderfolgenden gleichartigen Bitwerten könnte dann ohne weiteres die Phasenlage innerhalb der jeweiligen Zeit­ einheit der Zeitangabe ZA bestimmt werden. Folgen anfänglich nur zwei Einträge mit gleichen Bitwerten aufeinander, dann erfolgt der erste Eintrag gegenüber dem Beginn der gültigen Zeiteinheit um 5-2=3 Maschinenzyklen phasenverschoben.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, mit Beginn jeder Zeit­ einheit die Maschinenzyklen mit einem gesonderten Zähler EOZ zu zählen und beim Laden des Schieberegisters SR diesen Zäh­ lerstand als zusätzliche Angabe TZW zusätzlich zur Zeitangabe ZA in das Schieberegister SR zu übernehmen, wie es im rechten Teil der Figur gestrichelt angedeutet ist. Die vom Zeitzähler TOD-CNT abgeleitete Zeitangabe wird so durch die zusätzliche Angabe TZW ergänzt und als einheitliche Zeitangabe ZA schie­ bend an den Aufzeichnungsspeicher TRACER-SP übergeben.

Insgesamt bestehen somit mehrere Lösungsmöglichkeiten, um un­ abhängig von den jeweils gegebenen Rahmenbedingungen die zeitliche Zuordnung der Aufzeichnungen verschiedener Prozes­ soren in einem Multiprozessorsystem mit geringem Aufwand si­ cherzustellen.

Claims (9)

1. Datenverarbeitungsanlage mit Einrichtungen (TRACER) zur Aufzeichnung von bei der Ausführung der Befehle von Programm­ abläufen wirksam werdenden Steuersignalen und/oder Adressen, wobei zur Sicherung der zeitlichen Zuordnung der bei der Aus­ führung der Befehle von auf verschiedenen Prozessoren eines Multiprozessorsystems ablaufenden Programmteilen in jedem Ma­ schinenzyklus (CL-ZYK) aufzuzeichnenden Steuersignale und/oder Adressen die im jeweiligen Aufzeichnungsspeicher (TRACE-SP) der einzelnen Prozessoren vorzunehmenden Einträge durch eine von der Systemuhr (TOD) abgeleitete Zeitangabe (ZA) ergänzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Aufzeichnungsspeicher (TRACE-SP) eine Bitspalte (BSP1) für die jeweilige Zeitangabe (ZA) verwendet wird, daß nach jedem Start einer Aufzeichnungsfolge mit jedem Maschinenzy­ klus (CL-ZYK) auf den nächsten Eintrag umgeschaltet und nach­ einander jeweils ein Bit der beim Start der Aufzeichnungs­ folge gültigen und in einem Schieberegister (SR) bereitge­ stellten Zeitangabe (ZA) im Aufzeichnungsspeicher (TRACE-SP) abgespeichert wird, so daß der Zeitpunkt eines jeden Eintra­ ges aus der Zeitangabe (ZA) und der Dauer für die Anzahl der Maschinenzyklen (CL-ZYK) bis zum Erreichen des jeweiligen Eintrages nach Start einer Aufzeichnungsfolge ableitbar ist, und daß bei Erreichen des Starteintrages einer laufenden un­ unterbrochenen Aufzeichnungsfolge infolge des zyklisch ar­ beitenden Aufzeichnungsspeichers (TRACE-SP) die dann jeweils gültige Zeitangabe (ZA) der Systemuhr (TOD) erneut aufge­ zeichnet wird.

2. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsspeicher (TRACE-SP) in gleichgroße Teil­ abschnitte (TAB . . . ) für eine vorgegebene Anzahl von Einträgen (z. B. 00 bis 63) unterteilt ist, wobei die Anzahl der Einträ­ ge mindestens gleich der Anzahl der für eine Zeitangabe (ZA) benötigten Bitstellen ist, und daß jeweils nach Ansteuerung eines neuen Teilabschnittes (z. B. TABO) im Rahmen einer lau­ fenden Aufzeichnungsfolge oder beim Start einer neuen Auf­ zeichnungsfolge die dann gültige neue Zeitangabe (ZA) abge­ speichert wird.

3. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer um ein Vielfaches gegenüber der Maschinenzy­ klusdauer (CL-ZYK) größeren Dauer der durch die niederwertig­ ste Bitstelle des Zeitzählers (TOD-CNT) der Systemuhr (TOD) vorgegebenen Zeiteinheit die mögliche Zeitverschiebung der einzelnen Einträge gegenüber dem Beginn der durch die Zeit­ angabe (ZA) vorgegebenen Zeiteinheit durch eine zusätzliche Angabe (TZW) berücksichtigt wird.

4. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Angabe (TZW) von einem gesonderten Ma­ schinenzykluszähler abgeleitet wird, der innerhalb der durch die niederwertigste Bitstelle des Zeitzählers (TOD-CNT) der Systemuhr (TOD) vorgegebenen Zeiteinheit jeweils zyklisch fortgeschaltet wird und dessen Zählerstand jeweils zusammen mit der von der Systemuhr (TOD) abgeleiteten Zeitangabe (ZA) in das Schieberegister (SR) übernommen wird, und daß die so ergänzte Zeitangabe im Aufzeichnungsspeicher (TRACE-SP) bit­ weise je Eintrag abgespeichert wird.

5. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Angabe (TZW) unmittelbar durch eine vor­ gegebene Anzahl der niederwertigsten Bitstellen des Zeitzäh­ lers (TOD-CNT) der Systemuhr (TOD) gebildet wird, die bei je­ dem Eintrag zusätzlich in weiteren Bitspalten (BSP2) abge­ speichert werden.

6. Datenverarbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Stopp einer Aufzeichnungsfolge vor Erreichen des jeweiligen Endes der Zeitangabe die Aufzeichnung der Zeitangabe (ZA) fortgesetzt wird, bis diese vollständig abge­ speichert ist.

7. Datenverarbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Erreichen des letzten Eintrages vor dem Starteintrag einer Aufzeichnungsfolge bzw. des Endes eines Teilabschnittes (z. B. TAB0) des Aufzeichnungsspeichers (TRACE-SP) von einem mit jedem Maschinenzyklus (CL-ZYK) fortgeschalteten Adres­ senzähler (ADZ) überwacht wird.

8. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Aufzeichnungsspeichers (TRACE-SP) mit Unterteilung in Teilabschnitte (TAB . . . ) der Adressenzäh­ ler (ADZ) beim Start einer jeden Aufzeichnungsfolge auf den Beginn des jeweils nächstfolgenden Teilabschnittes (z. B. TAB1) eingestellt wird.

9. Datenverarbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das die jeweilige Zeitangabe (ZA) speichernde Schiebere­ gister (SR) sowohl bei Beginn einer jeden aufzuzeichnenden Ablauffolge als auch nach Ansteuerung des jeweils letzten Eintrages (63) eines Teilabschnittes (TAB . . . ) des Aufzeich­ nungsspeichers (TRACE-SP) zur Übernahme der von der Systemuhr (TOD) abgeleiteten Zeitangabe (ZA) freigegeben wird.