JP2001331341A - マイクロコンピュータ - Google Patents

マイクロコンピュータ

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JP2001331341A
JP2001331341A JP2000147749A JP2000147749A JP2001331341A JP 2001331341 A JP2001331341 A JP 2001331341A JP 2000147749 A JP2000147749 A JP 2000147749A JP 2000147749 A JP2000147749 A JP 2000147749A JP 2001331341 A JP2001331341 A JP 2001331341A
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microcomputer
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Kiichiro Iga
希一郎 伊賀
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/22Detection or location of defective computer hardware by testing during standby operation or during idle time, e.g. start-up testing
    • G06F11/26Functional testing
    • G06F11/261Functional testing by simulating additional hardware, e.g. fault simulation

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  • Test And Diagnosis Of Digital Computers (AREA)
  • Debugging And Monitoring (AREA)
  • Microcomputers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】CPUの動作を外部で監視するためのインタフ
ェース装置を内蔵したマイクロコンピュータにおいて、
CPUの動作周波数に関わらずに低速で外部に動作情報
を通知するマイクロコンピュータを提供すること。 【解決手段】CPU31は、命令をフェッチした情報を
カウンタ装置34に通知し、カウンタ装置34ではフェ
ッチ回数をカウントしある所定数のフェッチが行われた
ところでインタフェース装置36に対し、命令フェッチ
ステートの出力要求を通知する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はCPUの動作を外部
で監視するためにその動作情報を外部に出力するインタ
フェース装置を内蔵したマイクロコンピュータに関する
ものである。
【0002】近年、マイクロコンピュータは、その動作
速度の高速化が求められ、そのためにチップにCPUが
実行するプログラムを格納するPROM等の記憶装置を
搭載したり、動作クロック信号即ちシステムクロックの
高周波数化が進められている。このようなマイクロコン
ピュータには、その動作確認やプログラムのデバッグ等
を目的として外部に接続されたエミュレータ装置等の外
部監視装置にCPUの動作情報を出力するためのインタ
フェース装置が内蔵される。
【0003】そして、CPUの動作が高速化されると、
それに対応してエミュレータ装置を高速動作させる必要
があり、インタフェース装置はCPUの動作に対する速
度で動作情報を出力しなければならない。しかし、エミ
ュレータ装置の高速化は容易ではなく、また高速な装置
の導入はマイクロコンピュータの製造コストの上昇を招
く。そのため、高速で動作するCPUの動作情報を低速
でエミュレータ装置に出力することが求められている。
【0004】
【従来の技術】図4は、従来のマイクロコンピュータの
要部ブロック回路図である。マイクロコンピュータ11
は、CPU12と、CPU12の動作情報を外部に接続
された図示しないエミュレータ装置に出力するためのエ
ミュレータインタフェース装置13とを含む。これら
は、図示しないPROM等の記憶装置、周辺回路ととも
に1つのチップ上に形成されている。
【0005】CPU12及びインタフェース装置13に
はシステムクロックSCLKが供給され、それに基づい
て動作する。CPU12は、図示しないエミュレータ装
置から供給される制御信号に基づいて動作又は停止し、
その動作情報をインタフェース装置13に出力する。イ
ンタフェース装置13はエミュレータ装置からの制御信
号に応答して動作情報を出力し、エミュレータ装置はそ
の動作情報に基づいてCPU12の動作を監視する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近のマイ
クロコンピュータは高速化しており、高速なシステムク
ロックSCLKで動作するCPU12の動作状態をリア
ルタイムでエミュレータ装置に送信するためにはマイク
ロコンピュータ11の動作周波数でのデータ転送が可能
な高価なケーブルを用意する必要がある。また、別の方
法として、マイクロコンピュータに複数の安価なケーブ
ルを接続し、それら複数のケーブルを時分割で切替えて
使用する、即ち動作状態をパラレルにエミュレータ装置
に出力することで、マイクロコンピュータの動作周波数
よりもインタフェース周波数を低下させていた。
【0007】しかしながら、上記のように高価なケーブ
ルの使用はマイクロコンピュータの製造コストの増加を
招き、複数の安価なケーブルを接続するためのインタフ
ェース端子の増加はマイクロコンピュータ自体のコスト
増加を招く。このことは、競争力の低下へとつながる。
【0008】また、CPU12とインタフェース装置1
3の間に動作情報を一旦記憶するバッファを設け、これ
により低速でエミュレータ装置に動作情報を出力するこ
とで、安価なケーブルの使用数を減らす方法がある。し
かし、この方法では、CPU12の動作速度とインタフ
ェース装置13のインタフェース速度の差によって大容
量のバッファを設ける必要があり、それによって増大す
るゲート数に応じてマイクロコンピュータのチップ面積
が大きくなり、チップのコスト増加を招いてしまう。
【0009】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的はCPUの動作を外部で監
視するためのインタフェース装置を内蔵したマイクロコ
ンピュータにおいて、CPUの動作周波数に関わらずに
低速で外部に動作情報を通知することのできるマイクロ
コンピュータを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明によれば、カウント装置はC
PUが出力する命令フェッチ信号に基づいて第1のクロ
ック信号をカウントし、該カウント値に基づいて命令フ
ェッチステート出力要求を出力する。インタフェース装
置は、出力要求を受取り、監視装置に命令フェッチ情報
として命令フェッチステートを出力する。このように、
CPUが複数の命令をフェッチする毎にインタフェース
装置から命令フェッチステートが出力されるため、その
インタフェース装置の動作はCPUのそれよりも低速で
よい。
【0011】カウンタ装置は、請求項2に記載の発明の
ように、カウント値と比較する所定値を予め記憶し、カ
ウント値と所定値とが一致する場合に出力要求を出力し
該カウント値をリセットする。
【0012】カウンタ装置は、請求項3に記載の発明の
ように、所定値を記憶するレジスタを備え、該所定値を
変更に構成されている。これにより、CPUが高速化し
ても同じ監視装置でCPUの動作を監視することができ
る。
【0013】請求項4に記載の発明のように、CPUは
分岐が発生した場合に分岐発生信号と分岐先アドレスと
を出力し、カウンタ装置は、分岐発生信号に応答してそ
の時のカウント値を命令フェッチ回数としてインタフェ
ース装置に出力し、インタフェース装置は分岐発生信号
に応答してCPUの動作情報として分岐先アドレスと命
令フェッチ回数とを出力する。これにより、分岐した場
合のCPUの動作を容易にトレースすることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図1〜図3に従って説明する。図1は、本実施
形態のマイクロコンピュータ21のブロック図である。
このマイクロコンピュータ21は、外部エミュレータ装
置23とパーソナルコンピュータ(パソコン)24から
なる外部監視装置22に接続され、それにより動作が監
視される。
【0015】マイクロコンピュータ21は、CPU31
と、そのCPU31の動作プログラムを記憶したPRO
M32及び図示しない周辺回路を含み、それらはシステ
ムバス33を介して相互に接続されている。CPU31
は供給されるシステムクロックSCLKに基づいて動作
し、PROM32のプログラムに記述された命令をフェ
ッチしそれを実行する。
【0016】また、マイクロコンピュータ21は、命令
フェッチ回数カウンタ装置34、エミュレータクロック
発生回路35、エミュレータインタフェース装置36を
備えている。
【0017】エミュレータクロック発生回路35は、シ
ステムクロックSCLKが供給され、CPU31からエ
ミュレータモード信号IMOD及び周波数変更信号CH
Gが入力されている。クロック発生回路35は、モード
信号IMODに応答してシステムクロックSCLKを分
周して生成したエミュレータクロックICLKをエミュ
レータインタフェース装置36に供給又は停止する。ま
た、クロック発生回路35は、周波数変更信号CHGに
基づいて分周比を変更する。
【0018】即ち、クロック発生回路35は、CPU3
1から指定された周波数のエミュレータクロックICL
Kを生成し、モード信号IMODに基づいてそのクロッ
クICLKの供給又は停止する。エミュレータインタフ
ェース装置36は、供給されるエミュレータクロックI
CLKに基づいてCPU31の動作状態を外部エミュレ
ータ装置23に出力する。
【0019】命令フェッチ回数カウンタ装置34は、C
PU31の命令フェッチ回数をカウントし、そのカウン
ト値に基づいてCPU31が命令フェッチを所定回数行
うとエミュレータインタフェース装置36にCPU31
の動作状態として命令フェッチ情報を出力する。
【0020】詳述すると、CPU31は、システムクロ
ックSCLKに同期して命令をフェッチしたか否かを示
す命令フェッチ信号FENをカウンタ装置34に出力す
る。例えば、CPU31は、命令をフェッチした場合に
はHレベルの命令フェッチ信号FENを、命令をフェッ
チしない場合にはLレベルの命令フェッチ信号FENを
出力する。
【0021】カウンタ装置34はシステムクロックSC
LKが供給され、命令フェッチ信号FENに基づいてシ
ステムクロックSCLKをカウントする。例えば、カウ
ンタ装置34は、Hレベルの命令フェッチ信号FENが
入力されているときにシステムクロックSCLKの立ち
上がりに応答してカウントアップ、即ちカウント値をイ
ンクリメント(+1)する。これにより、カウンタ装置
34のカウント値は、CPU31が命令をフェッチした
回数となる。
【0022】そして、カウンタ装置34は、そのカウン
ト値を予め設定した所定値とを比較し、一致するとエミ
ュレータインタフェース装置36に命令フェッチステー
ト出力要求を出力し、カウント値をリセットする。イン
タフェース装置36はその出力要求を受取ると、エミュ
レータクロックICLKに基づいて命令フェッチステー
トを外部エミュレータ装置23に出力する。従って、イ
ンタフェース装置36は、ほぼ出力要求を受取る毎、即
ちCPU31が命令フェッチをほぼ所定回数行う毎に命
令フェッチステートをその動作情報として出力する。こ
れにより、インタフェース装置36は、CPU31の動
作速度よりも低速で動作する。
【0023】エミュレータ装置23は、命令フェッチス
テートを入力すると、CPU31の動作を追跡(トレー
ス)するためのプログラムカウンタを所定値だけ進め
る。これにより、外部監視装置22は、CPU31がど
こまでプログラムを実行したかが解る。
【0024】また、CPU31はプログラムの実行にお
いて分岐が発生した場合に、その分岐発生信号BENを
カウンタ装置34及びインタフェース装置36に出力す
るとともに、分岐先アドレスBADRをインタフェース
装置36に出力する。カウンタ装置34は、分岐発生信
号BENを入力すると、その時のカウント値を命令フェ
ッチ情報としてインタフェース装置36に出力する。
【0025】インタフェース装置36は、分岐発生信号
BENを入力すると、カウンタ装置34からのカウント
値と分岐先アドレスBADRをCPU31の動作情報と
してエミュレータ装置23に出力する。
【0026】エミュレータ装置23は、命令フェッチス
テートとカウント値及び分岐先アドレスBADRに基づ
いてCPU31の動作を確認する。即ち、エミュレータ
装置23は、プログラムカウンタに入力したカウント値
を加算する。これにより、エミュレータ装置23は、ど
の命令で分岐が発生したかが解る。そして、エミュレー
タ装置23は、入力した分岐先アドレスBADRをプロ
グラムカウンタにセットする。このようにして、外部監
視装置22は、分岐したCPU31の動作を追跡する。
【0027】尚、外部監視装置22は、エミュレータ装
置23からCPU31にブレーク信号BRKを出力し、
CPU31はそのブレーク信号BRKに応答して停止す
る。これにより、所望のブレークポイントにてCPU3
1の動作を停止させることができる。
【0028】また、外部監視装置22は、インタフェー
ス装置36を介してCPU31に制御のためのエミュレ
ーションデータIDATAを出力し、CPU31から出
力されるエミュレーションデータIDATA及びステー
タスISTATUSをインタフェース装置36を介して
入力する。これにより、任意のアドレスからCPU31
を動作させたり、CPU31の内部レジスタ等の情報を
受取る。
【0029】CPU31がエミュレータ装置23からの
データIDATAに基づいてエミュレータクロック発生
回路35の分周比を変更するべく周波数変更信号CHG
を出力する。これは、高い周波数で動作するCPU31
の動作情報を外部エミュレータ装置23が確実に受取る
ために有効である。即ち、CPU31の動作監視を開始
する(プログラムトレースを開始する)ときに、外部エ
ミュレータ装置23とCPU31の間でインタフェース
装置36を介してデータ転送を行い、それに基づいて、
CPU31から転送されるデータを外部エミュレータ装
置23が受取れるように、クロック発生回路35の分周
比を大きくしてエミュレータクロックICLKの周波数
を低くする。そして、その周波数変更信号CHGに基づ
いて命令フェッチ回数カウンタ装置34が命令フェッチ
ステートを出力要求する所定値を変更する。これによ
り、CPU31の動作周波数に関わらずにそのCPU3
1の動作情報を低速な外部エミュレータ装置23にて受
取り、CPU31の動作監視を行うことができる。
【0030】図2は、命令フェッチ回数カウンタ装置3
4のブロック図である。カウンタ装置34は、フェッチ
回数保持レジスタ41、インクリメンタ42、選択回路
43、定数保持レジスタ44、比較検出回路45、オー
バーフロー設定レジスタ46及び情報保持回路47を含
む。
【0031】フェッチ回数保持レジスタ41は、システ
ムクロックSCLKと命令フェッチ信号FENが入力さ
れ、システムクロックSCLKに応答して命令フェッチ
信号FENがHレベルの時に入力信号を保持し、その保
持した信号をインクリメンタ42、比較検出回路45及
び情報保持回路47に出力する。インクリメンタ42
は、保持レジスタ41から入力した入力信号(値)をイ
ンクリメント(+1)して選択回路43に出力する。選
択回路43には定数保持レジスタ44から値が「1」の
信号が入力され、比較検出回路45の出力信号と分岐発
生信号BENが選択信号として入力される。選択回路4
3は、選択信号に応答してインクリメンタ42からの信
号又は定数保持レジスタ44からの信号をフェッチ回数
保持レジスタ41に出力する。これらの回路41〜44
によってインクリメントカウンタが構成され、保持レジ
スタ41からフェッチ回数が出力される。
【0032】比較検出回路45は予めオーバーフロー設
定レジスタ46に記憶された所定値が入力される。この
所定値は、命令フェッチステート出力要求を出力するた
めの値であり、図1のCPU31の動作速度とインタフ
ェース装置36のインタフェース速度の差に応じてCP
U31により設定される。従って、この所定値は任意に
変更が可能である。
【0033】比較検出回路45は所定値と保持レジスタ
41からのカウント値を比較してそれらが一致するか否
かを検出し、それに応じた検出信号K1を選択回路43
及び情報保持回路47に出力する。
【0034】選択回路43は、検出信号K1に基づい
て、所定値とカウント値が一致する場合に定数保持レジ
スタ44からの信号を保持レジスタ44に出力する。こ
れにより、カウント値が「1」にリセットされる。
【0035】情報保持回路47には、保持レジスタ41
からのカウント値、比較検出回路45からの検出信号K
1及び分岐発生信号BENが入力される。情報保持回路
47は、検出信号K1に応答して命令フェッチステート
出力要求を出力する。また、情報保持回路47は、分岐
発生信号BENに応答してカウント値を命令フェッチ回
数として出力する。
【0036】分岐発生信号BENは選択回路43に入力
され、その選択回路43は分岐発生信号BENに応答し
て定数保持レジスタ44からの信号を保持レジスタ44
に出力する。これにより、分岐が発生した場合にカウン
ト値がリセットされる。
【0037】次に、上記のように構成されたマイクロコ
ンピュータ21の作用を図3に従って説明する。今、図
1のエミュレータクロック発生回路35はシステムクロ
ックSCLKを4分周したエミュレータクロックICL
Kを出力する。図2のオーバーフロー設定レジスタ46
に所定値として32h(hは16進数を表す)が設定さ
れている。
【0038】命令フェッチ回数カウンタ装置34は、所
定値とカウント値とが一致すると、システムクロックS
CLKの立ち上がりに応答して命令フェッチステート出
力要求をアサート(Hレベル)し、カウント値を「1
h」にリセットする。
【0039】エミュレータインタフェース装置36は、
命令フェッチステート出力要求がアサートされると、エ
ミュレータクロックICLKの立ち上がりに応答して命
令フェッチステートを出力する。
【0040】以上記述したように、本実施の形態によれ
ば、以下の効果を奏する。 (1)CPU31は、命令をフェッチした情報をカウン
タ装置34に通知し、カウンタ装置34ではフェッチ回
数をカウントしある所定数のフェッチが行われたところ
でインタフェース装置36に対し、命令フェッチステー
トの出力要求を通知する。その結果、マイクロコンピュ
ータ21は外部監視装置22に命令フェッチを毎サイク
ル伝える必要がなくなるので、インタフェース装置35
の動作をCPU31のそれよりも低速にすることができ
る。これにより、内部に動作状態を蓄積するバッファを
持つ必要が無くなることによりゲート数の増加を抑える
ことができる。
【0041】(2)CPU31はシステムクロックSC
LKに基づいて演算処理を実行する。クロック発生回路
35は、CPU31から指定された周波数のエミュレー
タクロックICLKを発生し、インタフェース装置36
はエミュレータクロックICLKに基づいて外部へCP
U31の動作状態を通知する。その結果、CPU31の
動作速度が更に早くなる、又は異なる動作速度のCPU
31の動作状態を外部監視装置22を変更することなく
監視することができるため、設備コストの増加を抑える
ことができる。
【0042】(3)分岐が発生した場合には、CPU3
1が出力する分岐発生信号BENに基づいて分岐先アド
レスBADRとカウンタ装置34のカウント値を命令フ
ェッチ回数として出力する。これにより、外部監視装置
22は、CPU31に分岐が発生しても、その動作を容
易にトレースすることができる。
【0043】尚、前記実施形態は、以下の態様に変更し
てもよい。 ○上記実施形態において、命令フェッチ回数カウンタ装
置34の構成を適宜変更して実施しても良い。
【0044】以上の様々な実施の形態をまとめると、以
下のようになる。 (付記1)監視装置に対してCPUの命令フェッチ情報
を出力するマイクロコンピュータであって、第1のクロ
ック信号に基づいて命令をフェッチして処理を実行し、
命令フェッチ信号を出力するCPUと、前記命令フェッ
チ信号に基づいて前記第1のクロック信号をカウント
し、該カウント値に基づいて命令フェッチステート出力
要求を出力するカウンタ装置と、前記出力要求を受取
り、監視装置に前記命令フェッチ情報として命令フェッ
チステートを出力するインタフェース装置と、を備えた
ことを特徴とするマイクロコンピュータ。 (付記2)前記カウンタ装置は、前記カウント値と比較
する所定値を予め記憶し、前記カウント値と前記所定値
とが一致する場合に前記出力要求を出力し該カウント値
をリセットすることを特徴とする付記1に記載のマイク
ロコンピュータ。 (付記3)前記カウンタ装置は、前記所定値を記憶する
レジスタを備え、該所定値を変更に構成されていること
を特徴とする付記2に記載のマイクロコンピュータ。 (付記4)前記CPUは分岐が発生した場合に分岐発生
信号と分岐先アドレスとを出力し、前記カウンタ装置
は、前記分岐発生信号に応答してその時のカウント値を
命令フェッチ回数としてインタフェース装置に出力し、
前記インタフェース装置は前記分岐発生信号に応答して
前記CPUの動作情報として前記分岐先アドレスと命令
フェッチ回数とを出力することを特徴とする付記1乃至
3のうちの何れか一項に記載のマイクロコンピュータ。 (付記5)前記第1のクロック信号を分周して第2のク
ロック信号を生成するクロック発生回路を備え、前記イ
ンタフェース装置は前記第2のクロック信号に基づい
て、前記カウンタ装置からのステート出力要求の受取り
と、監視装置への命令フェッチステートの出力とを行う
ことを特徴とする付記1乃至4のうちの何れか一項に記
載のマイクロコンピュータ。 (付記6)前記クロック発生回路は、前記CPUからの
モード信号に応答して前記第2のクロック信号を出力又
は停止することを特徴とする付記5に記載のマイクロコ
ンピュータ。 (付記7)前記クロック発生回路は、前記CPUからの
周波数変更信号に応答して前記第2のクロック信号を生
成する分周比を変更することを特徴とする付記5又は6
に記載のマイクロコンピュータ。
【0045】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
CPUの動作を外部で監視するためのインタフェース装
置を内蔵したマイクロコンピュータにおいて、CPUの
動作周波数に関わらずに低速で外部に動作情報を通知す
るマイクロコンピュータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一実施形態のマイクロコンピュータのブロッ
ク回路図である。
【図2】 命令フェッチ回数カウンタ装置のブロック回
路図である。
【図3】 一実施形態の動作波形図である。
【図4】 従来のマイクロコンピュータのブロック回路
図である。
【符号の説明】
21 マイクロコンピュータ 22 外部監視装置 31 CPU 34 命令フェッチ回数カウント装置 35 エミュレータクロック発生回路 36 エミュレータインタフェース装置 SCLK 第1のクロック信号としてのシステムクロッ
ク ICLK 第2のクロック信号としてのエミュレータク
ロック FEN 命令フェッチ信号 BEN 分岐発生信号 BADR 分岐先アドレス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B042 GA13 GC03 MA09 MC24 5B048 AA12 DD10 5B062 DD06 JJ07 JJ08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 監視装置に対してCPUの命令フェッチ
    情報を出力するマイクロコンピュータであって、 第1のクロック信号に基づいて命令をフェッチして処理
    を実行し、命令フェッチ信号を出力するCPUと、 前記命令フェッチ信号に基づいて前記第1のクロック信
    号をカウントし、該カウント値に基づいて命令フェッチ
    ステート出力要求を出力するカウンタ装置と、 前記出力要求を受取り、監視装置に前記命令フェッチ情
    報として命令フェッチステートを出力するインタフェー
    ス装置と、を備えたことを特徴とするマイクロコンピュ
    ータ。
  2. 【請求項2】 前記カウンタ装置は、前記カウント値と
    比較する所定値を予め記憶し、前記カウント値と前記所
    定値とが一致する場合に前記出力要求を出力し該カウン
    ト値をリセットすることを特徴とする請求項1に記載の
    マイクロコンピュータ。
  3. 【請求項3】 前記カウンタ装置は、前記所定値を記憶
    するレジスタを備え、該所定値を変更に構成されている
    ことを特徴とする請求項2に記載のマイクロコンピュー
    タ。
  4. 【請求項4】 前記CPUは分岐が発生した場合に分岐
    発生信号と分岐先アドレスとを出力し、 前記カウンタ装置は、前記分岐発生信号に応答してその
    時のカウント値を命令フェッチ回数としてインタフェー
    ス装置に出力し、 前記インタフェース装置は前記分岐発生信号に応答して
    前記CPUの動作情報として前記分岐先アドレスと命令
    フェッチ回数とを出力することを特徴とする請求項1乃
    至3のうちの何れか一項に記載のマイクロコンピュー
    タ。
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