JP2007304972A - マイクロプロセッサシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のプロセッサを内蔵するマイクロプロセッサシステムにおいて、外部のデバッガを接続できない場合であっても、簡易な構成によって同様のデバッグ処理を実行する。
【解決手段】外部のデバッガからのJTAG信号に基づきデバッグ処理を実行可能なデバッグ実行部11を有するサブプロセッサ3に対して、メインプロセッサ2からデバッグ処理の命令を出力可能な構成とする。メインプロセッサから出力される処理命令は、サブプロセッサ制御部4によってデバッグ実行部への入力に適合するJTAG信号に変換され、当該JTAG信号は、JTAG信号セレクタ8によってデバッガからの制御信号との間で選択的にサブプロセッサ3に対して入力される。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数のプロセッサを内蔵するマイクロプロセッサシステムに関する。
従来、複数のプロセッサを内蔵するマイクロプロセッサシステムにおいて、IEEE 1149.1準拠のJTAG(Joint Test Action Group)用端子を設けることで、デバッガ(例えば、ICE(登録商標))を各プロセッサと接続可能とするものが存在する。デバッガは、各プロセッサに対して所定の制御信号(JTAG信号)を入力して所望の機能をエミュレートし、ハードウェアの動作確認、プログラムの開発、ログの収集などのデバッグ処理を行うことが可能となっている。
このようなデバッグ処理は、製品開発段階で行うことが想定されているので、一旦製品化された後は、JTAG用端子にデバッガを接続することができないのが通常である。しかし、製品化後のマイクロプロセッサシステムに不具合が見つかった場合等には、それを解消するために、デバッガによるデバッグ処理と同様の処理を行う必要が生じ得る。そこで、製品化された後においても既存のJTAGインタフェースを利用してプロセッサに処理を実行させるための技術が存在する。
そのような従来技術として、例えば、第1及び第2のプロセッサと、第1のプロセッサにより実行されるプログラムが格納されたマスクROMとを備えるマイクロプロセッサにおいて、JTAGインタフェース回路部に専用のハードウェア(データレジスタ、デバッグイベントポイントレジスタ、デバッグコントロールレジスタ、デバッグインストラクションメモリ)を組み込むことで、プログラムの誤りに対し、第2のプロセッサの制御に従ってマスクROMの誤ったプログラムエリアを更新する技術が知られている(特許文献1参照)。
特開2002−7156号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載のような従来技術では、プログラムエリアを更新する際に、第1のプロセッサは通常行うべき動作を中断せずにそのまま継続することができるが、JTAGインタフェース回路部に専用のハードウェアを組み込む必要があるので、マイクロプロセッサの構成が複雑になるという問題があった。また、上記従来技術では、JTAGインタフェースを利用して第1のプロセッサに行わせる処理は、マスクROMのプログラムの更新のみに限定されており、実行可能な処理が限られてしまうという問題があった。
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主目的は、複数のプロセッサを内蔵するマイクロプロセッサシステムにおいて、外部のデバッガから制御信号を入力できない場合であっても、既存のハードウェアを利用することで、簡易な構成によって外部のデバッガと同様のデバッグ処理を実行することを可能とするマイクロプロセッサシステムを提供することにある。
本発明のマイクロプロセッサシステムは、外部のデバッガから入力される制御信号に基づき所定のデバッグ処理を実行可能なデバッグ実行部を有する第1のプロセッサと、前記デバッグ処理を実行させる処理命令を出力する第2のプロセッサと、前記第2のプロセッサから出力された処理命令に基づき前記デバッグ実行部への入力に適合する制御信号を生成する制御信号生成部と、前記デバッガから入力される制御信号と前記制御信号生成部により生成される制御信号とのいずれかを、前記第1のプロセッサに対する入力信号として選択する信号セレクタとを備えたことを特徴とする。
このように本発明によれば、複数のプロセッサを内蔵するマイクロプロセッサシステムにおいて、製品開発段階では外部のデバッガを利用して第1のプロセッサのデバッグ処理を実行可能とする一方、外部のデバッガから制御信号を入力できない場合であっても、既存のハードウェアを利用することで、簡易な構成によって同様のデバッグ処理を実行することができるという優れた効果を奏する。
上記課題を解決するためになされた第1の発明は、入力信号に基づき所定のデバッグ処理を実行可能なデバッグ実行部を有する第1のプロセッサと、前記デバッグ処理を実行させる処理命令を出力する第2のプロセッサと、前記第2のプロセッサから出力された処理命令に基づき前記デバッグ実行部への入力に適合する制御信号を生成する制御信号生成部と、外部のデバッガから入力される制御信号と前記制御信号生成部により生成される制御信号とのいずれかを、前記第1のプロセッサに対する入力信号として選択する信号セレクタとを備えた構成とする。
これによると、複数のプロセッサを内蔵するマイクロプロセッサシステムにおいて、製品開発段階では外部のデバッガを利用して第1のプロセッサのデバッグ処理(例えば、ハードウェアの動作確認、プログラムの開発、及びログの収集など)を実行可能とする一方、外部のデバッガから制御信号を入力できない場合(例えば、製品化後)であっても、第2のプロセッサ及びデバッグ実行部等の既存のハードウェアを利用することで、簡易な構成によって同様のデバッグ処理を実行することが可能となる。
上記課題を解決するためになされた第2の発明は、前記制御信号生成部は、前記第2のプロセッサから出力された処理命令を格納する命令キュー格納部を備えた構成とすることができる。
これによると、命令キュー格納部がバッファとして機能することで、第2のプロセッサは、処理命令を出力するタイミングを第1のプロセッサにおけるデバッグ処理のタイミングに合わせる必要がなく、自らが通常実行する処理が阻害されることを回避しつつ、第1のプロセッサに対する処理命令を出力することが可能となる。
上記課題を解決するためになされた第3の発明は、前記第2のプロセッサは、前記デバッグ処理として、前記第1のプロセッサから所定プログラムの実行ログを出力させ、前記制御信号生成部は、前記第1のプロセッサから出力される前記実行ログを受信するログ受信部と、その受信した実行ログを格納するデータ格納部とを備えた構成とすることができる。
これによると、第2のプロセッサは、データ格納部がバッファとして機能することで、自らが通常実行する他の処理が阻害されることを回避しつつ、第1のプロセッサにおける所定プログラムの実行ログを容易に取得することが可能となる。
上記課題を解決するためになされた第4の発明は、前記第2のプロセッサは、前記デバッグ処理として、前記第1のプロセッサから所定プログラムの実行に関するメモリのリードデータを出力させ、前記制御信号生成部は、前記第1のプロセッサから出力される前記リードデータを格納するデータ格納部を備えた構成とすることができる。
これによると、第2のプロセッサは、データ格納部がバッファとして機能することで、自らが通常実行する他の処理が阻害されることを回避しつつ、第1のプロセッサの所定プログラムの実行に関するメモリのリードデータ(処理中の変数の値等)を容易に取得することが可能となる。
上記課題を解決するためになされた第5の発明は、前記第1のプロセッサが実行するプログラムの内容を書き換えた修正プログラムを格納するメモリを更に備え、前記第2のプロセッサは、前記デバッグ処理として、前記修正プログラムを前記第1のプロセッサが実行するプログラムの一部の代替として実行させる構成とすることができる。
これによると、第1のプロセッサが実行するプログラムの一部に不具合が生じた場合に、当該不具合が生じたプログラムの内容を変更する必要なしに、不具合が生じたプログラムの代わりに正常なプログラムに切り替えて動作させることが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係るマイクロプロセッサシステムの概略構成を示すブロック図である。このマイクロプロセッサシステム1は、種々の機器(例えば、IP電話装置)に組み込まれて演算や制御動作を実行するものであり、独立して処理を実行する2つのプロセッサ(メインプロセッサ2、サブプロセッサ3)と、メインプロセッサ(第2のプロセッサ)2から出力される処理命令に基づき、サブプロセッサ(第1のプロセッサ)3のデバッグ処理を制御するためのJTAG信号(制御信号)を生成するサブプロセッサ制御部(制御信号生成部)4と、JTAG−ICE(In-Circuit Emulator)等の外部のデバッガ5を接続可能なJTAG端子6及びETM(Embedded Trace Macrocell)端子7と、デバッガ5からのJTAG信号とサブプロセッサ制御部4で生成されるJTAG信号とのいずれかを、サブプロセッサ3に対して選択的に入力するためのJTAG信号セレクタ8とを主として備える。
ここで、サブプロセッサ3は、所定のプログラムを実行してサブプロセッサ3の基本動作を行うサブプロセッサコア10と、外部のデバッガ5またはサブプロセッサ制御部4から入力されるJTAG信号に基づきデバッグ処理を実行するデバッグ実行部11と、プログラムの実行監視を行うためのブレークポイントを検出するブレーク検出部12と、サブプロセッサコア10が実行する各種プログラム及び各種データを格納するメモリ13と、サブプロセッサコア10等をメモリ13と接続するためのメモリインタフェース部14と、メインプロセッサ2及びサブプロセッサ3間のデータ送受のためのインタフェースをなすデュアルポートRAM15とを有している。
サブプロセッサ3のデバッグ実行部11は、JTAG信号セレクタ8を介してデバッガ5またはサブプロセッサ制御部4との間でJTAG信号の入出力を行うJTAGインタフェース部21と、デバッガ5またはサブプロセッサ制御部4に対してトレース情報(プログラムの実行ログ)を含むETM信号の出力を行うETMインタフェース部22と、サブプロセッサコア10によるプログラムの実行及び停止等を制御するプロセッサ制御部23と、メモリインタフェース部14を介したデータの入出力を制御するデータ制御部24と、ブレークポイントのアドレス設定等を行うブレーク制御部25と、それら各部を総括的に制御する制御部26とを有する。
また、サブプロセッサ制御部4は、メインプロセッサ2との間で処理命令やデータ等の送受を行うためにシステムバス30に接続されるバスインタフェース部31と、JTAG信号セレクタ8を介してデバッグ実行部11のJTAGインタフェース部21との間でJTAG信号の入出力を行うJTAGインタフェース部32と、サブプロセッサ3にデバッグ処理を実行させるべくメインプロセッサ2が出力する処理命令を格納し、その処理命令を所定のタイミングでサブプロセッサ3に対して出力するための命令キュー格納部33と、そのデバッグ処理の実行の際に各種データを一時的に格納するデータ格納部34と、サブプロセッサ制御部4から出力されたETM信号を受信するETM入力部(ログ受信部)35と、それら各部を総括的に制御する制御部36とを有する。
上記構成を有するマイクロプロセッサシステム1においては、製品開発段階では外部のデバッガ5を利用してサブプロセッサ3のデバッグ処理(例えば、ハードウェアの動作確認、プログラムの開発、及びログの収集など)を実行することが可能である。一方、製品化後などにおいて外部のデバッガ5を接続できない場合には、メインプロセッサ2からサブプロセッサ3に対するデバッグ処理の命令を出力し、その処理命令に基づきサブプロセッサ制御部4がデバッグ実行部11への入力に適合するJTAG信号を生成することで、外部のデバッガ5の場合と同様のデバッグ処理をサブプロセッサ3に実行させることができる。このとき、メインプロセッサ2からデバッグ処理を実行させる場合には、外部のデバッガ5との間で送受するJTAG信号の速度(例えば、数MHz〜20MHz)に比べてより高速化(例えば、100MHz以上)して対応することが可能となる。
ここで、例えば、マイクロプロセッサシステム1がIP電話装置に組み込まれる場合を考えると、メインプロセッサ2は、IP電話装置の機種ごとに異なり得るネットワーク通信機能や操作入力・表示出力機能等の応用機能を実現するためのプロセッサに相当し、また、サブプロセッサ3は、IP電話装置の全ての機種に共通する音声符号化処理機能等の基本機能を実現するためのプロセッサに相当する。その場合、サブプロセッサ3が実行するプログラムは、コスト的な観点から書き換え不能なマスクROM(メモリ13)に格納されるので、製品化後に不具合が生じた場合に上述のようなデバッグ処理を実行する必要性がより高い。一方、メインプロセッサ2が実行するプログラムは、IP電話装置の機種ごとに異なり得るので、外部の書き換え可能なROM等に格納されるのが通常である。なお、上述のメインプロセッサ2がサブプロセッサ3にデバッグ処理を実行させるためのプログラムも外部の書き換え可能なROM(図1では図示せず)に格納することができる。
次に、図2〜図4を参照して、メインプロセッサ2がサブプロセッサ3に実行させるデバッグ処理の典型例として、メモリリード処理、プログラム修正処理及び実行ログの取得処理の詳細について説明する。
図2は、サブプロセッサ3において所定のプログラムを実行する際に、当該プログラムの動作状態を確認するために、その動作中の変数の値を格納するメモリの内容をリードする処理を示す動作シーケンス図である。
まず、メインプロセッサ2は、所望のプログラムについて動作状態を確認するための実行アドレス及びデータアドレスを設定し(101)、その情報をメモリリード処理の命令とともにサブプロセッサ制御部4に送出する(102)。
そこで、サブプロセッサ制御部4において、制御部36はメインプロセッサ2から取得した処理命令を命令キュー格納部33に格納し(103)、続いて、サブプロセッサ3の停止命令(que1)をサブプロセッサ3のデバッグ実行部11に対して送出する(104)。この命令を受けたデバッグ実行部11は、サブプロセッサコア10に対してモニタ割り込みを発行する(105)。これにより、サブプロセッサ3ではモニタ割り込みが発生し(106)、サブプロセッサ3はサブプロセッサ制御部4に対してACKを送出する(107)。
次に、サブプロセッサ制御部4は、デバッグ実行部11に対してブレークアドレス処理命令(que2)を送出する(108)。この命令を受けたデバッグ実行部11の制御部26は、ブレーク制御部25によりアドレスを設定し(109)、サブプロセッサ制御部4に対してACKを送出する(110)。そこで、サブプロセッサ制御部4は、デバッグ実行部11に対してプログラムカウンタ(以下、「PC」という。)の書き換え処理命令(que3)を送出する(111)。この命令を受けた制御部26は、プロセッサ制御部23にPCの値を設定し(112)、この設定した値に基づきサブプロセッサコア10に対してプログラム動作の開始を指示させる(113)。そこで、サブプロセッサコア10は、プログラム動作を開始した後、ブレーク設定アドレスの命令をフェッチしてブレークを発生させ(114)、ブレークが発生したことを示すACKをサブプロセッサ制御部4に対して送出する(115)。
次に、サブプロセッサ制御部4は、デバッグ実行部11に対してメモリリード処理命令(que4)を送出する(116)。この命令を受けた制御部26は、データ制御部24によりメモリリードを設定し(117)、サブプロセッサコア10に対して、対象となるメモリのデータが格納されているアドレスをリードさせる指示を送出させる(118)。これにより、サブプロセッサコア10は、対象となるメモリのリードデータを出力し(119)、そのリードデータをACKとともにサブプロセッサ制御部4に対して送出する(120)。そこで、サブプロセッサ制御部4は、受け取ったリードデータをデータ格納部34に一旦保持し(121)、デバッグ実行部11に対して動作開始命令(que5)を送出する(122)。この命令を受けた制御部26は、プロセッサ制御部23により動作の実行を設定し(123)、この設定に基づきサブプロセッサコア10に動作の再開を指示させる(124)。これにより、サブプロセッサコア10は、PCのアドレス(即ち、ブレーク後の続き)からプログラム動作を再開することになる(125)。なお、メモリリードがループ処理において実行される場合には、上述のブレークが発生する度にリードデータの出力が行われる。
上記のような処理において、メインプロセッサ2は、命令キュー格納部33がバッファとして機能することで、処理命令を出力するタイミングをサブプロセッサ3におけるデバッグ処理のタイミングに合わせる必要がなく、自らが通常実行する処理が阻害されることを回避しつつ、サブプロセッサ3に対する処理命令を出力することが可能となる。また、目的とするリードデータを格納した後は、サブプロセッサ3に対して動作開始命令を送出することにより、デバッグ処理の実行によるサブプロセッサ3の通常処理の中断を解除し、リアルタイム動作を再開させることができる。
また、サブプロセッサ制御部4において、制御部36は、動作開始命令(que5)の送出後に、メインプロセッサ2に対してIRQ(Interrupt ReQuest)を出力し(126)、このIRQを受けたメインプロセッサ2は、データ格納部34に格納されたリードデータをリードする(128)。これにより、一連のメモリリード処理は終了する。
なお、上述のようなメモリリード処理において、メモリのリードの代わりにメモリのライトを実行することで、プログラムの書き換えを実行してバグを修正する処理を行うことが可能となる。
図3は、サブプロセッサが実行するプログラムに不具合が発生した場合にプログラムを修正するための処理を示す動作シーケンス図である。
まず、メインプロセッサ2は、2つのプロセッサ間のインタフェース回路部を構成するデュアルポートRAM15に対して修正プログラムの書き込みを実行する(200)。これにより、予めサブプロセッサのデュアルポートRAM15に修正プログラムが格納された状態となる。続いて、メインプロセッサ2は、修正対象となるプログラムの実行アドレス及び修正プログラムに分岐させるための分岐アドレス(不具合の発生部位に相当)を設定し(201)、その後、図2に示した一連のステップ102〜115と同様のステップ202〜215をそれぞれ実行する。
そこで、サブプロセッサ制御部4は、サブプロセッサ3からブレークが発生したことを示すACKを受け取ると、命令キュー格納部33に格納された分岐アドレスに基づいて、デバッグ実行部11に対してPCの書き換え命令である分岐アドレス処理命令(que4)を送出する(216)。この命令を受けたデバッグ実行部11の制御部26は、プロセッサ制御部23により分岐アドレスを設定し(217)、サブプロセッサコア10に対して、実行中のプログラムから修正プログラムに分岐して処理を継続させるための指示を送出させる(218)。これにより、サブプロセッサコア10は、通常実行するプログラムを格納するメモリ(マスクROM)13おける分岐アドレスからデュアルポートRAM15に書き込まれた修正プログラムに分岐して処理を実行し(219)、その後は、通常実行するプログラムに戻って動作を継続することになる。これにより、一連のプログラム修正処理は終了する。
このようなプログラム修正処理により、サブプロセッサ3が実行するプログラムに不具合が生じた場合に、当該不具合が生じたプログラムの内容を変更することなく、そのプログラムの一部を修正プログラムで代替することによって、不具合が生じたプログラムを容易に修正することが可能となる。
図4は、サブプロセッサのプログラムの実行ログ(プログラムの動作記録)を取得するための処理を示す動作シーケンス図である。
まず、メインプロセッサ2は、取得するログの開始アドレス及び実行アドレスを設定し(301)、その情報を実行ログの取得処理の命令とともにサブプロセッサ制御部4に送出する(302)。そこで、サブプロセッサ制御部4において、制御部36は取得した処理命令と取得するログの開始アドレス及び実行アドレスを命令キュー格納部33に格納し(303)、続いて、サブプロセッサ3の停止命令(que1)をサブプロセッサ3のデバッグ実行部11に対して送出する(304)。この命令を受けたデバッグ実行部11は、サブプロセッサコア10に対してモニタ割り込みを発行する(305)。これにより、サブプロセッサコア10では、モニタ割り込みが発生し(306)、サブプロセッサ3はサブプロセッサ制御部4に対してACKを送出する(307)。
次に、サブプロセッサ制御部4は、命令キュー格納部33に格納されたログ開始アドレスに基づいて、ETMインタフェース部22にログ開始アドレスを設定して(308)、トレース出力(実行ログの出力)の許可命令(que2)を送出する(309)。この命令を受けたデバッグ実行部11の制御部26は、プロセッサ制御部23によりトレースを設定し(310)、サブプロセッサコア10に対して所定のアドレスからのトレース出力を指示させる(311)。これにより、サブプロセッサ3はサブプロセッサ制御部4に対してACKを送出する(312)。
次に、サブプロセッサ制御部4は、命令キュー格納部33に格納された実行アドレスに基づいて、デバッグ実行部11に対してPCの書き換え処理命令(que3)を送出する(313)。この命令を受けたデバッグ実行部11の制御部26は、プロセッサ制御部23にPCの値を設定し(314)、この設定した値に基づきサブプロセッサコア10にプログラム動作を開始させる(315)。そこで、サブプロセッサコア10は、プログラム動作を開始した後、トレース開始アドレスの命令をフェッチし(316)、サブプロセッサ制御部4のETM入力部35に対してETMデータの送出を開始する(317)。このとき、プログラム動作は継続されてETMデータが継続的に送出され、ある時点で目的とするログ開始アドレスのETMデータが送出されると(318)、サブプロセッサ制御部4はデータ格納部34にETMデータの格納を開始する(319)。このようにログ開始アドレスを設定して必要な実行ログのみを取得することで、バッファ(データ格納部34)の容量を小さくすることが可能となる。そこで、データ格納部34の容量がフルになると(320)、サブプロセッサ制御部4は、メインプロセッサ2に対してIRQを送出し(321)、このIRQを受け取ったメインプロセッサ2は、データ格納部34からトレースデータをリードする(322)。これにより、一連の実行ログの取得処理は終了する。
本発明に係るマイクロプロセッサシステムは、製品開発段階では外部のデバッガを利用して第1のプロセッサのデバッグ処理を実行可能とする一方、外部のデバッガから制御信号を入力できない場合であっても、既存のハードウェアを利用することで、簡易な構成によって同様のデバッグ処理を実行することができるので、複数のプロセッサを内蔵するマイクロプロセッサシステムとして有用である。
本発明に係るマイクロプロセッサシステムの概略構成を示すブロック図 図1のサブプロセッサに実行させるメモリリード処理の動作シーケンス図 図1のサブプロセッサに実行させるプログラム修正処理の動作シーケンス図 図1のサブプロセッサに実行させる実行ログの取得処理の動作シーケンス図
符号の説明
マイクロプロセッサシステム
2 メインプロセッサ
3 サブプロセッサ
4 サブプロセッサ制御部
5 デバッガ
8 JTAG信号セレクタ
10 サブプロセッサコア
11 デバッグ実行部
15 デュアルポートRAM
33 命令キュー格納部
34 データ格納部
35 ETM入力部

Claims (5)

  1. 入力信号に基づき所定のデバッグ処理を実行可能なデバッグ実行部を有する第1のプロセッサと、
    前記デバッグ処理を実行させる処理命令を出力する第2のプロセッサと、
    前記第2のプロセッサから出力された処理命令に基づき前記デバッグ実行部への入力に適合する制御信号を生成する制御信号生成部と、
    外部のデバッガから入力される制御信号と前記制御信号生成部により生成される制御信号とのいずれかを、前記第1のプロセッサに対する入力信号として選択する信号セレクタと
    を備えたことを特徴とするマイクロプロセッサシステム。
  2. 前記制御信号生成部は、前記第2のプロセッサから出力された処理命令を格納する命令キュー格納部を備えたことを特徴とする請求項1に記載のマイクロプロセッサシステム。
  3. 前記第2のプロセッサは、前記デバッグ処理として、前記第1のプロセッサから所定プログラムの実行ログを出力させ、
    前記制御信号生成部は、前記第1のプロセッサから出力される前記実行ログを受信するログ受信部と、その受信した実行ログを格納するデータ格納部とを備えたことを特徴とする請求項1に記載のマイクロプロセッサシステム。
  4. 前記第2のプロセッサは、前記デバッグ処理として、前記第1のプロセッサから所定プログラムの実行に関するメモリのリードデータを出力させ、
    前記制御信号生成部は、前記第1のプロセッサから出力される前記リードデータを格納するデータ格納部を備えたことを特徴とする請求項1に記載のマイクロプロセッサシステム。
  5. 前記第1のプロセッサが実行するプログラムの内容を書き換えた修正プログラムを格納するメモリを更に備え、
    前記第2のプロセッサは、前記デバッグ処理として、前記修正プログラムを前記第1のプロセッサが実行するプログラムの一部の代替として実行させることを特徴とする請求項1に記載のマイクロプロセッサシステム。
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