JP2570119B2 - ソフトウェアシミュレータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はソフトウェアシミュレー
タに関し、特に演算処理用のプログラムのデバッグや検
査を行うソフトウェアシミュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】新規にプログラムを開発する場合には、
完成したプログラムが設計者の意図通りに正しく動作す
ることをデバッグや検査工程等で検証する必要がある。
これらのデバッグや検査工程は、ＣＰＵとその周辺機器
とから成るハードウェアシミュレータや、上記ＣＰＵの
動作をソフトウェアによりシミュレーションしたソフト
ウェアシミュレータ等のデバッグ手段を用いて行われる
ことが多い。

【０００３】上記デバッグ手段は、情報入力手段からコ
ンパイラ等の言語処理手段によりオブジェクト形式に変
換されたデバッグ対象のプログラムの実行や一時停止等
の動作を指令するコマンドの供給を受けて解析し上記コ
マンド対応の処理の実行後はこの実行結果出力等の処理
を行なうコマンド処理部と、上記コマンドの解析結果に
対応するコマンド実行の指令を受け上記コマンドの実行
を行うコマンド実行部とを備える。

【０００４】上記コマンド処理部は、後述するハードウ
ェアエミュレータおよびソフトウェアシミュレータ共通
のソフトウェアで実現することができる。しかし、上記
コマンド実行部はハードウェアエミュレータとソフトウ
ェアシミュレータとではそれぞれ独自の実現方法をと
る。ハードウェアエミュレータを用いたコマンド実行部
は、実際のあるいは相当するＣＰＵと、メモリ等の周辺
機器とから成るシステムを構成することで実現される
が、ソフトウェアシミュレータによるコマンド実行部
は、実際のＣＰＵと周辺機器とをシミュレータプログラ
ムというソフトウェア資源の形で代替することで実現さ
せる。

【０００５】従来のソフトウェアシミュレータのシステ
ム構成をブロックで示す図６を参照すると、この図に示
す従来のソフトウェアシミュレータ１０は、コマンド処
理部１とコマンド実行部２とを備える。コマンド処理部
１は、コマンド入力を受け付けるコマンド入力部１１
と、入力されたコマンドを解析するコマンド解析部１２
と、解析された各々のコマンド対応の処理の実行部を起
動し、実行結果の供給を受け出力する、初期化／終了，
メモリアクセス、プログラム実行、デバッグ機能設定の
各々のコマンドの制御部１３〜１６とを備える。

【０００６】コマンド実行部２は、各々のコマンドの制
御部１３〜１６からの指令を受けコマンド対応の処理を
それぞれ実行する初期化／終了部２１と、メモリアクセ
ス部２２と、プログラム実行部２３と、デバッグ機能設
定部２４とを備える。プログラム実行部２３は、命令コ
ード取得機能３１と、命令コード解析機能３２と、命令
シミュレーション機能３３と、デバッグ機能実現機能３
４と、実行フラグ管理機能３５の各機能を有する。

【０００７】従来のソフトウェアシミュレータの内部の
処理のフローチャートである図７を参照して動作を説明
すると、ソフトウェアシミュレータは起動後、コマンド
待ち状態になり（ステップＰ１）コマンドの入力に応答
し（ステップＰ２）、そのコマンドの解析を行ない（ス
テップＰ３）、デバッグ対象のプログラム実行コマンド
であれば（ステップＰ４）、プログラム実行コマンド対
応の処理を実行する、（ステップＰ７）。この部分の処
理の詳細については後述する。ステップＰ７で、コマン
ドがデバッグ対象のプログラム実行コマンドでなく、か
つ、次のステップＰ５でシミュレータ終了コマンドでも
ない時には、各コマンドの実行部で指令されたコマンド
実行処理を行なうが（ステップ６）、ステップＰ５でシ
ミュレータ終了コマンドが検出された場合には、ソフト
ウェアシミュレータの処理を終了する。

【０００８】従来のプログラム実行部２３の処理フロー
チャートである図８を参照して、上述のステップＰ７の
詳細を説明すると、デバッグ対象のプログラム実行コマ
ンドの発行の認識に応答して実行フラグがＯＮされる
（ステップＰ７）。次に、実行開始アドレスから命令コ
ードを取得し（ステップＰ７２）、解析して（ステップ
Ｐ７３）、実行対象の命令の認識に応答し、ステップＰ
７４で命令シミュレーションを行なう。このとき、シミ
ュレーション異常が発生した場合は（ステップＰ７
５）、実行フラグをＯＦＦ（ステップＰ７９）してプロ
グラム実行部２３の処理を終了する。ステップＰ７５で
シミュレーション異常の発生がない場合は、命令実行時
間の計測や網羅度のチェック等の実現すべきデバッグ機
能があるかどうかをチェックして（ステップＰ７６）、
その結果に基づいて所要のデバッグ機能を実現する（ス
テップＰ７７）。また、ブレーク等の命令実行中止要求
が発生した場合には（ステップＰ７８）、実行フラグＯ
ＦＦ（ステップＰ７９）して処理を終了する。ステップ
Ｐ７８で命令実行中止要求が発生しない場合には、次の
指定アドレスから命令コードを取得し実行する上記の処
理を繰り返す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のソフト
ウェアシミュレータは、ＣＰＵ等のハードウェアの動作
のシミュレーションによる処理速度が上記ハードウェア
の処理速度に比較して１０〜１０００分の１のオーダで
遅いため、デバッグや検査を行うときの大きな支障要因
となるという欠点があった。

【００１０】本発明のソフトウェアシミュレータは、デ
バッグ対象のプログラムの実行を指令するコマンドデー
タの供給を受けて解析しこのコマンドデータの解析結果
に対応するコマンド実行命令を発行するコマンド処理部
と、前記コマンド実行命令を受けこのコマンド実行命令
対応の処理を実行するコマンド実行部とを備え、前記プ
ログラムの適用対象のハードウェアである中央処理装置
の動作をソフトウェアによりシミュレーションしたソフ
トウェアシミュレータにおいて、前記コマンド実行部が
第１の演算実行の時に供給を受けたデバッグ対象関数の
引数およびこの関数内で参照する外部変数から成る第１
の入力データと対応する第１の演算結果とを登録する登
録手段と、前記登録手段から読出した前記第１の入力デ
ータと前記第１の演算実行の後の第２の演算実行の時に
供給される第２の入力データとを比較しこの比較結果前
記第１および第２の入力データが同一の場合に前記第１
の演算結果を前記第２の入力データ対応の第２の演算結
果として供給する入力データ比較手段とを備えて構成さ
れている。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の第１の実施例を図７と共通の
構成要素には共通の符号を付して同様にブロックで示し
た図１を参照すると、この図に示した本実施例のソフト
ウェアシミュレータ１０Ａは、プログラム実行部２３を
含むコマンド実行部２の代りにデバッグ対象関数の入力
データ情報および対応の実行結果をそれぞれ登録データ
および登録結果として登録する登録機能３６と、現在処
理中のデバッグ対象関数の入力データと上記登録データ
と比較する比較機能３７とをさらに備えるプログラム実
行部２３Ａを含むコマンド実行部２Ａを備える。

【００１２】本実施例のソフトウェアシミュレータ１０
Ａを含むプログラムデバッグシステムの概念図である図
２を参照して説明すると、これら登録機能３６と比較機
能３７は、ソフトウェアシミュレータ１０Ａにデバッグ
対象のプログラム５に加えて入力データ情報および対応
の実行結果の登録および管理等の制御を行なう登録用プ
ログラム６をロードすることにより有効となる。これに
より、プログラム５の実行時に、登録機能３６により上
記入力データ情報および対応の実行結果のデータをそれ
ぞれ登録データおよび登録結果として登録すること、お
よび比較機能３７によりこれから実行するデバッグ対象
関数の入力データと上記登録データとを比較することが
可能となる。ここで、プログラム５にはデバッグ情報と
して上記関数の冒頭や末尾を検出するためのライン情報
を付加しておく。

【００１３】プログラム５と登録用プログラム６のデー
タ構造を具体的に示す図３を参照すると、図３（Ａ）に
示すようなプログラム５の一部であるｍａｉｎ．ｃ５１
のデバッグ時に、登録機能３６と比較機能３７とを使用
するため、登録用プログラム６は、ｍａｉｎ．ｃ５１の
各関数ｍａｉｎ（ ）やｓｕｂ１（ａｒｇ）等に対応の
入力データおよび実行結果を登録データおよび登録結果
として登録するための図３（Ｂ）に例示するデータ構造
の登録用のテーブル６１を備える。

【００１４】テーブル６１に例示した内容は関数ｓｕｂ
１（ａｒｇ）対応の例であり、管理対象の関数の名称ｓ
ｕｂ１（ａｒｇ）を示すラベル部６１１と、登録対象の
入力データの種別ａｒｇ等を示す種別部６１２と、対応
の実行結果データの種別ｇｌｏｂａｌ１等を示す種別部
６１３と、入力および実行結果の各々のデータ格納領域
６１４，６１５とを含む。

【００１５】本実施例のソフトウェアシミュレータのプ
ログラム実行部２３Ａの処理のフローチャートである図
４を参照して動作について説明すると、まず、デバッグ
対象のプログラム実行コマンドの発行の認識に応答して
実行フラグがＯＮされる（ステップＳ７１）。次に、ス
テップＳ７２で、比較機能３７に制御が移り、対象のコ
マンドが、関数の冒頭かどうかをチェックする。このチ
ェック結果、関数の冒頭である場合には、ステップＳ８
３に進み、その関数に対する現在の入力データとテーブ
ル６１の登録データとの比較を行ない、一致したデータ
がある場合には（ステップＳ８４）、テーブル６１から
該当する登録結果を読出す（ステップＳ８５）。次にス
テップＳ８６で、関数の末尾までスキップして、次の命
令の処理モードに移る。ステップＳ８４で一致したデー
タがなかった場合には、ステップＳ８７に進み、登録機
能３６で入力データを登録用テーブル６１に記録して、
従来のソフトウェアシミュレータ１０と同様のステップ
Ｓ７３〜Ｓ７９，Ｓ８２の実行処理に移る。

【００１６】まず、指定アドレスから命令コードを取得
し（ステップＳ７３）、解析し（ステップＳ７４）、こ
の解析結果に応答してステップＳ７５で命令シミュレー
ションを行う。このとき、シミュレーション異常が発生
した場合は（ステップＳ７６）、実行フラグをＯＦＦ
（ステップＳ８２）してプログラム実行部２３Ａの処理
を終了する。ステップＳ７６でシミュレーション異常の
発生がない場合には、次に、命令実行時間の計測や網羅
度のチェック等の実現すべきデバッグ機能があるかどう
かをチェックして（ステップＳ７７）、ある場合には所
要のデバッグ機能を実現する（ステップＳ７８）。ま
た、ブレーク等の命令実行中止要求が発生した場合には
（ステップＳ７９）、実行フラグＯＦＦ（ステップＳ８
２）してプログラム実行部２３Ａの処理を終了する。こ
のようにして一命令が終了すると、ステップＳ８０で関
数の末尾かどうかをチェックし、関数の末尾である場合
には、この関数の実行結果をテーブル６１に登録結果と
して登録して（ステップＳ８１）、次の命令の実行に移
る。

【００１７】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。

【００１８】関数には、プログラム実行中に数箇所から
頻繁にコールされるような実行頻度の多いのものと、実
行頻度の少ないものとがある。後者について、入力デー
タや実行結果を登録しても、結局、これらのデータを使
用することなくプログラムが終了し無駄となることが多
い。この第２の実施例は入力および対応の実行結果の登
録対象の関数を限定して処理する方法である。

【００１９】図２、および図３を再度参照して本実施例
を説明すると、まず、実行頻度の多い関数に限定して、
図３（Ｂ）のテーブル６１のような関数データ保存用の
テーブルを作成、管理するための登録用プログラム６Ａ
を作成する。

【００２０】本実施例の登録用プログラム６Ａをロード
した場合の、ソフトウェアシミュレータのプログラム実
行部２３Ａの処理のフローチャートを示す図５を参照す
ると、このフローチャートの図４に示す第１の実施例の
フローチャートに対する相違点は、デバック対象関数の
冒頭または末尾であることを認識したときに、この関数
対応の上記テーブルが存在するかどうかをチェックする
テーブルチェック機能ステップＳ９１，Ｓ９２を付加し
たことである。

【００２１】まず、ステップＳ７１，Ｓ７２で、プログ
ラム実行コマンドの発行の認識に応答して実行フラグが
ＯＮされ、関数の比較機能に制御が移り、関数の冒頭か
どうかをチェックする。チェック結果、関数の冒頭であ
った場合には、ステップＳ９２に進みこの関数に対応す
るテーブルが存在するかをチェックする。チェック結
果、上記テーブルがないものに関しては、ステップＳ７
３〜Ｓ７９の第１の実施例と同様の処理をステップＳ７
９まで実行する。ステップＳ７９でブレーク等が発生し
ない場合には、ステップＳ８０で関数の末尾であるかど
うかのチェックを行ない、ステップＳ９１でこの関数に
対応するテーブルが存在しなければそのまま次の命令処
理に移る。ステップＳ９１，Ｓ９２で対応するテーブル
が存在する関数に関しては、ステップＳ８３でその関数
に対する現入力データと登録データとの比較を行ない、
一致したデータがある場合には、ステップＳ８４でテー
ブルから該当する実行結果を読み出す。次にステップＳ
８６で関数の末尾までスキップして次の命令の実行に移
る。ステップＳ８４で一致したデータがなかった場合に
は、登録機能３６で入力データをテーブルに記録して
（ステップＳ８７）、関数の実行処理に移る。関数の実
行処理後、すなわち、ステップＳ８０で関数の末尾かど
うかをチェックし、チェック結果関数の末尾であれば関
数対応のテーブルが存在するので（ステップＳ９１）、
ステップＳ８１で関数の実行結果をテーブルに登録して
次の命令の実行に移る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のソフトウ
ェアシミュレータは、コマンド実行部が前の演算実行時
の第１の入力データと対応の第１の演算結果とを登録す
る登録手段と、この登録手段から読出した上記第１の入
力データと現在の演算実行時の第２の入力データとを比
較し一致した場合に上記第１の演算結果を上記第２の入
力データ対応の第２の演算結果として供給する入力デー
タ比較手段とを備えることにより、シミュレーションに
よる処理速度が大幅に向上するので、デバッグや検査の
時間を短縮することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のソフトウェアシミュレータの第１の実
施例を示すブロック図である。

【図２】本実施例のソフトウェアシミュレータ１０Ａを
含むプログラムデバッグシステムの概念図である。

【図３】デバッグ対象のプログラムと登録用プログラム
のデータ構造を示す図である。

【図４】本実施例のソフトウェアシミュレータの動作の
フローチャートである。

【図５】本発明のソフトウェアシミュレータの第２の実
施例を示すフローチャートである。

【図６】従来のソフトウェアシミュレータの一例を示す
ブロック図である。

【図７】従来のソフトウェアシミュレータの動作のフロ
ーチャートである。

【図８】図７のフローチャートの細部をさらに示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ コマンド処理部 ２，２Ａ コマンド実行部 ４ 情報入力手段 ５ プログラム ６，６Ａ 登録用プログラム １０，１０Ａ ソフトウェアシミュレータ １１ コマンド入力部 １２ コマンド解析部 １３ 初期化／終了制御部 １４ メモリアクセス制御部 １５ プログラム実行制御部 １６ デバッグ機能設定制御部 ２１ 初期化／終了部 ２２ メモリアクセス部 ２３，２３Ａ プログラム実行部 ２４ デバッグ機能設定部 ３１ 命令コード取得機能 ３２ 命令コード解析機能 ３３ 命令シミュレーション機能 ３４ デバッグ機能実現機能 ３５ 実行フラグ管理機能 ３６ 登録機能 ３７ 比較機能 ５１ ｍａｉｎ．ｃ ６１ テーブル

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デバッグ対象のプログラムの実行を指令
   するコマンドデータの供給を受けて解析しこのコマンド
   データの解析結果に対応するコマンド実行命令を発行す
   るコマンド処理部と、前記コマンド実行命令を受けこの
   コマンド実行命令対応の処理を実行するコマンド実行部
   とを備え、前記プログラムの適用対象のハードウェアで
   ある中央処理装置の動作をソフトウェアによりシミュレ
   ーションしたソフトウェアシミュレータにおいて、 前記コマンド実行部が第１の演算実行の時に供給を受け
   たデバッグ対象関数の引数およびこの関数内で参照する
   外部変数から成る第１の入力データと対応する第１の演
   算結果とを登録する登録手段と、 前記登録手段から読出した前記第１の入力データと前記
   第１の演算実行の後の第２の演算実行の時に供給される
   第２の入力データとを比較しこの比較結果前記第１およ
   び第２の入力データが同一の場合に前記第１の演算結果
   を前記第２の入力データ対応の第２の演算結果として供
   給する入力データ比較手段とを備えることを特徴とする
   ソフトウェアシミュレータ。
2. 【請求項２】 前記登録手段が、前記第１の入力データ
   と前記第１の演算結果とを対照表の形式で記録する登録
   テーブルを備える登録用プログラムを備え、 前記登録用プログラムのロードに応答して前記登録手段
   と前記比較手段とを活性化することをことを特徴とする
   請求項１記載のソフトウェアシミュレータ。
3. 【請求項３】 前記比較手段が、予め限定した関数に対
   応する前記第１の入力データである登録関数データと前
   記第２の入力データとを比較して前記第２の入力データ
   対応の前記登録テーブルの有無を点検する登録関数デー
   タ点検手段をさらに備え、 前記登録手段が、前記第２の入力データ対応の前記登録
   テーブルの無い場合にこの第２の入力データの登録を行
   わずに次の処理に移行させる登録限定機能を有す ること
   を特徴とする請求項２記載のソフトウェアシミュレー
   タ。