JP3348294B2 - ディジタルコンピュータシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディジタルコンピュータ
システムに関するものであり，特に，診断，デバックな
どに好適に構成されるディジタルコンピュータシステム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルコンピュータシステム内のプ
ロセッサの動きを監視または診断することは，たとえ
ば，プログラムデバック時，ディジタルコンピュータシ
ステムの保守点検時，あるいは，ディジタルコンピュー
タシステムに障害が発生したときその解析などに有効で
ある。そのため，ディジタルコンピュータシステムの内
部動作，特に，プログラムの動作状態を監視または把握
するために種々の手段が講じられているが，直接，内部
バスをアクセスしてそのプロセッサの詳細な動きを監視
することはまだ実現されておらず，通常，ソフトウエア
を用いて外部バスを介してプロセッサの入出力状態を監
視している。

【０００３】また，コンピュータシステムの診断，デバ
ック，および，統計収集機能は，通常，ソフトウエア・
シミュレーション（エミュレーション）することによっ
て実現している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ディジタルコンピュー
タシステムの内部バスを直接監視できないから，プロセ
ッサの動きそのものを直接監視できないという問題に遭
遇している。また，ソフトウエアを用いてディジタルコ
ンピュータシステムの動作を制限して上記入出力状態を
監視するため，その監視用ソフトウエアが動作すること
で，本来のソフトウエアを動作させるディジタルコンピ
ュータシステムの動作とは異なる状態で，具体的には，
動作速度を低下させた状態，あるいは，診断のための特
別の動作状態で，ディジタルコンピュータシステムの監
視を行わざるをえない。このことは，実際の動作状態で
プログラムまたはディジタルコンピュータシステム全体
の動作を監視することができないという問題に遭遇して
いる。さらにソフトウエアの規模が大きくなり，診断用
プログラム作成の負担が大きい。従来のディジタルコン
ピュータシステムの診断方法ては，その診断のためにプ
ログラムに外部から条件設定などの外的要因を与えた診
断ができない。

【０００５】また，上述したソフトウエア・エミュレー
ションによる診断，デバック，統計収集によっては，ハ
ードウエア自体の診断ができない，診断の自由度が小さ
く，的確な情報収集ができない，シミュレーションをす
ることがプロセッサの実行サイクルを割いてしまい本来
のプロセッサの処理が行われない，コンピュータシステ
ムの的確な動特性を得ることが困難である。

【０００６】本発明は上述した問題を解決し，ディジタ
ルコンピュータシステム，特に，自由度を高くして，デ
ィジタルコンピュータシステム内のプロセッサの動作状
態を直接監視または診断可能なディジタルコンピュータ
システムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決し，上述
した目的を達成するため，本発明のディジタルコンピュ
ータシステムは，実行すべき命令を解読する命令シーケ
ンサと，前記命令シーケンサに接続され前記命令シーケ
ンサと協働して診断制御処理を行なう主診断制御処理回
路と、該主診断制御処理回路に接続された命令のフェッ
チまたは実行を計数する第１のカウンタと，該主診断制
御処理回路に接続されたプログラムの実行時間を計時す
るタイマとを有する診断制御回路と，前記診断制御回路
および内部バスに接続された診断インタフェース手段
と，前記診断インタフェース手段に接続されたユーザタ
ーミナル手段とを有し，前記命令シーケンサで扱われる
命令語は診断内容に応じて前記診断制御回路内の前記第
１のカウンタおよび前記タイマの使用を規定する少なく
とも２ビットの診断ビットを有し，前記主診断制御処理
回路は前記命令語に指定されたビットに応じて前記第１
のカウンタおよび前記タイマを動作させ，前記ユーザタ
ーミナル手段は前記診断インタフェース手段を介して前
記診断制御回路に，診断内容に応じて前記命令語のビッ
トを設定し，前記ユーザターミナル手段は前記診断イン
タフェース手段を介して前記第１のカウンタの値および
前記タイマの値を入力する。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【作用】実行すべき命令を解読する命令シーケンサはプ
ロセッサで実行される命令を解読して，演算部に出力す
る。診断制御回路内の主診断制御処理回路は命令シーケ
ンサと協働して診断制御処理を行なう。第１のカウンタ
は，主診断制御処理回路に接続された命令のフェッチま
たは実行を計数する。タイマはプログラムの実行時間を
計時する。

【００１１】ユーザターミナル手段によって，診断イン
タフェース手段を介して主診断制御処理回路に，複数の
診断機能が上記命令語の診断ビットの組合せが指定され
る。主診断制御処理回路で指定された診断ビットに応じ
てカウンタおよびタイマを駆動する。これらの診断機能
を作用させる診断状態が規定されており，診断状態と診
断機能との組合せに応じた診断が行われる。その診断機
能と診断状態との例を下記に列挙する。診断機能 機能１：第１診断ビットを第１のカウンタに使用し，第
２診断ビットも第１のカウンタに使用する。 機能２：第１診断ビットを第１のカウンタに使用し，第
２診断ビットをタイマに使用する。このタイマをトグル
操作に使用する。 機能３：第１診断ビット，第２診断ビットをともにタイ
マに使用する。 機能４：第１診断ビットと第２診断ビットとをブレーク
ポイント設定に使用する。これは任意のプロセッサをホ
ールト（ｈａｌｔ，クロックを停止させて動作中断）さ
せる場合に使用する。 機能５：第１診断ビット，第２診断ビットとをブレーク
ポイント設定に使用する。ただし，このブレークポイン
ト設定は，全てのプロセッサをホールトさせる場合に使
用する。診断ビットは２つに限らず，３以上の複数ビッ
トを使用することができる。診断状態 状態Ｘ：第１の診断ビットおよび第２の診断ビットがと
もに，フェッチのときに作用する。 状態Ｙ：第１の診断ビットがフェッチのときに，第２の
診断ビットは実行に作用する。 状態Ｚ：第１の診断ビットと第２の診断ビットとがとも
に実行のときに作用する。 なお，フェッチのときに作用するとは，命令がフェッチ
されたときに第１の診断ビットおよび第２の診断ビット
の設定が可能であることを意味する。

【００１２】

【実施例】図１は本発明のディジタルコンピュータシス
テムの実施例の構成図である。このディジタルコンピュ
ータシステムは，プロセッサ本体を構成するインストラ
クション・フェッチ・ユニットＩＦＵ，シーケンサＳＥ
Ｑ，オペレーションユニット（演算部）ＯＵ，内部レジ
スタユニットＩＲＵ，外部インタフェースＥＸＴ−Ｉ／
Ｆを有し，これらのユニットが，内部制御信号バスＣ１
〜Ｃ４と内部データバスＤ１〜Ｄ４で接続されている。
内部制御信号バスＣ１と内部データバスＤ１とがプロセ
ッサの外部に接続されている。さらにこのコンピュータ
システムには，第１のカウンタ（ＣＴＲＡ）１０１，第
２のカウンタ（ＣＴＲＢ）１０２，タイマ（ＴＭＲ）１
０３，主診断制御処理回路（ＩＤＣＣ）１０４，およ
び，診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆに接続された
バス１０５を有する診断制御回路１００がプロセッサ本
体の内部に設けられている。主診断制御処理回路１０４
はバス１０５を介して診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ
／Ｆに接続されている他，命令シーケンサＳＥＱにも接
続されている。

【００１３】さらに，この実施例のディジタルコンピュ
ータシステムにおいては，上記コンピュータシステム本
来のプロセッサの動作状態を直接監視可能なように，プ
ロセッサ内に本発明の診断インタフェース手段に該当す
る診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆを設けている。
診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆは，内部データバ
スＤ３を介してオペレーションユニットＯＵに接続され
ている内部データバスＤ２に接続され，または，内部制
御信号バスＣ４を介してシーケンサＳＥＱに接続されて
いる。この診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆもプロ
セッサを構成する。ディジタルコンピュータシステムは
さらに，診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆを介し
て，プロセッサの外部にオペレーションユニットＯＵの
動作状況を出力する，あるいは，オペレーションユニッ
トＯＵに強制的な特別の動作を行わせるために，ユーザ
ターミナルＵＴを有している。

【００１４】インストラクション・フェッチ・ユニット
ＩＦＵは，プロセッサの外部から実行すべきプログラム
を読み込み，その都度，実行すべきインストラクション
（命令）をフェッチして，内部制御信号バスＣ２を介し
て命令シーケンサＳＥＱに印加する。命令シーケンサＳ
ＥＱはインストラクション・フェッチ・ユニットＩＦＵ
でフェッチしたインストラクションを順序的に（シーケ
ンシャルに）解読（解析）して，解読したインストラク
ションに応じて，内部制御信号バスＣ３，Ｃ３ａを介し
てオペレーションユニットＯＵに印加する，あるいは，
内部制御信号バスＣ３，Ｃ３ｂを介して内部レジスタユ
ニットＩＲＵに印加する，または，内部制御信号バスＣ
３，Ｃ３ｃを介して外部インタフェースＥＸＴ−Ｉ／Ｆ
に印加する。したがって，オペレーションユニットＯ
Ｕ，内部レジスタユニットＩＲＵ，外部インタフェース
ＥＸＴ−Ｉ／Ｆは命令シーケンサＳＥＱによって制御さ
れる。インストラクション・フェッチ・ユニットＩＦＵ
と命令シーケンサＳＥＱとが協働して，オペレーション
ユニットＯＵにおいて実行される命令を解読して制御す
る。

【００１５】オペレーションユニットＯＵは命令シーケ
ンサＳＥＱにおいて解読されたインストラクションを実
行する。オペレーションユニットＯＵにおけるインスト
ラクションの実行に応じて，データが内部データバスＤ
２ａ，Ｄ２，および，内部制御信号バスＣ３ａ，Ｃ３，
Ｃ３ｂを介してオペレーションユニットＯＵと内部レジ
スタユニットＩＲＵとの間でデータ伝送を行う。同様
に，オペレーションユニットＯＵにおけるインストラク
ションの実行に応じて，データが内部データバスＤ２
ａ，Ｄ２，Ｄ２ｃ，および，内部制御信号バスＣ３ａ，
Ｃ３，Ｃ３ｃを介してオペレーションユニットＯＵと外
部インタフェースＥＸＴ−Ｉ／Ｆとの間で伝送される。
内部レジスタユニットＩＲＵはプロセッサ内のメモリの
総称であり，たとえば，オペレーションユニットＯＵを
介さずに，内部レジスタにデータを保存する，あるい
は，外部にデータを送出する。外部インタフェースＥＸ
Ｔ−Ｉ／Ｆは，プロセッサの外部とのインタフェースを
とる部分であり，内部データバスＤ１を介して外部との
データを送受信を行う。または，外部インタフェースＥ
ＸＴ−Ｉ／Ｆは，内部データバスＤ２ｃ，Ｄ２，Ｄ２ａ
を介して，外部インタフェースＥＸＴ−Ｉ／Ｆとオペレ
ーションユニットＯＵとの間のデータ送受信を，あるい
は，内部データバスＤ２ｃ，Ｄ２，Ｄ２ｂを介して，外
部インタフェースＥＸＴ−Ｉ／Ｆと内部レジスタユニッ
トＩＲＵとの間のデータ送受信を行う。

【００１６】診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆは内
部データバスＤ３を介してオペレーションユニットＯ
Ｕ，内部レジスタユニットＩＲＵ，外部インタフェース
ＥＸＴ−Ｉ／Ｆに接続されている内部データバスＤ２に
接続されている。したがって，診断インタフェースＤＩ
ＡＧ−Ｉ／Ｆは内部データバスＤ２の上を伝送される種
々のデータを読み取ることができる。また，上述したよ
うに，命令シーケンサＳＥＱはそこで解読したインスト
ラクションに応じて，オペレーションユニットＯＵ，内
部レジスタユニットＩＲＵ，外部インタフェースＥＸＴ
−Ｉ／Ｆなどの動作を制御する。診断インタフェースＤ
ＩＡＧ−Ｉ／Ｆは直接，命令シーケンサＳＥＱに接続さ
れており，インストラクション・フェッチ・ユニットＩ
ＦＵと同様に，本発明のユーザターミナル手段に該当す
るユーザターミナルＵＴからの外部からの強制的に実行
すべきインストラクションをフェッチさせることができ
る。その結果，ユーザターミナルＵＴを介して印加しフ
ェッチするインストラクションに応じて，外部からオペ
レーションユニットＯＵ，内部レジスタユニットＩＲ
Ｕ，外部インタフェースＥＸＴ−Ｉ／Ｆなどを駆動制御
して，内部データバスＤ２に現れるデータを内部データ
バスＤ３を介して読み取ることができる。本発明の診断
インタフェース手段に該当する診断インタフェースＤＩ
ＡＧ−Ｉ／Ｆはまた，診断制御回路１００の主診断制御
処理回路１０４に、本発明のユーザターミナル手段に該
当するユーザターミナルＵＴからの診断指令を送出す
る。

【００１７】ユーザターミナルＵＴは，内部データバス
Ｄ４を介して診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆに接
続されており，プロセッサの外部から診断インタフェー
スＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆを制御して，プロセッサの内部状態
を監視し，あるいは，プロセッサを外的に制御する。ユ
ーザターミナルＵＴはたとえば，パーソナルコンピュー
タを用いて実現する。

【００１８】診断制御回路１００は，診断インタフェー
スＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆを介してユーザターミナルＵＴから
指令された診断制御処理を行う。診断制御回路１００の
制御動作を規定するため，さらに，図２に示すように，
プロセッサで動作する命令語のフィールドには，第１の
診断ビットＤＩＡＧＡと第２の診断ビットＤＩＡＧＢと
が規定されている。これらの診断ビットの組合せで，診
断制御回路１００における診断処理内容を規定する。

【００１９】その組合せの機能と診断状態を下記に例示
する。診断機能 （１）機能１ 診断ビットＤＩＡＧＡをカウンタに使用し， 診断ビットＤＩＡＧＢもカウンタに使用する。 （２）機能２ 診断ビットＤＩＡＧＡをカウンタに使用し，診断ビット
ＤＩＡＧＢをタイマに使用する。このタイマをトグル操
作に使用する。 （３）機能３ 診断ビットＤＩＡＧＡ，診断ビットＤＩＡＧＢをともに
タイマに使用する。つまり，第１の診断ビットＤＩＡＧ
Ａをタイマ開始に使用し，第２の診断ビットＤＩＡＧＢ
をタイマの終了に使用する。 （４）機能４ 診断ビットＤＩＡＧＡと診断ビットＤＩＡＧＢとをブレ
ークポイント設定に使用する。これは任意のプロセッサ
の動作をホールト（ｈａｌｔ，クロックを停止させて動
作中断）させる場合に使用する。 （５）機能５ 診断ビットＤＩＡＧＡと診断ビットＤＩＡＧＢとをブレ
ークポイント設定に使用する。ただし，このブレークポ
イント設定は，全てのプロセッサの動作をホールトさせ
る場合に使用する。

【００２０】上述した機能は，下記の診断状態で処理さ
れる。診断状態 （イ）状態Ｘ 第１の診断ビットＤＩＡＧＡおよび第２の診断ビットＤ
ＩＡＧＢがともに，フェッチのときに作用する。 （ロ）状態Ｙ 第１の診断ビットＤＩＡＧＡがフェッチのときに，第２
の診断ビットＤＩＡＧＢは実行に作用する。 （ハ）状態Ｚ 第１の診断ビットＤＩＡＧＡと第２の診断ビットＤＩＡ
ＧＢとがともに実行のときに作用する。 なお，フェッチのときに作用するとは，命令がインスト
ラクション・フェッチ・ユニットＩＦＵにおいてフェッ
チされたときに第１の診断ビットＤＩＡＧＡおよび第２
の診断ビットＤＩＡＧＢの設定が可能であることを意味
する。また，実行時に作用するとは，命令実行時に第１
の診断ビットＤＩＡＧＡおよび第２の診断ビットＤＩＡ
ＧＢの設定が可能であることを示す。

【００２１】したがって，上述した機能と状態とを組み
合わせると，合計１５種の診断モードにおいて種々の内
容の診断を行うことができる。図２に示した命令語はプ
ログラマなどのユーザが任意に設定できる。したがっ
て，プログラムレベルでの的確な診断モードの指定が可
能となる。また，ハードウエア試験，および，ソフトウ
エア試験またはデバックにおけるプロセッサの動特性の
評価のための統計データ収集を容易に行うことができ
る。この診断は診断ソフトウエアを用いないから，その
診断ソフトウエアを動作させることによる動作の遅延，
あるいは，診断のために処理内容が変更になるというこ
とが防止できる。

【００２２】まず，診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／
Ｆを介して，プロセッサの内部状態を監視する動作につ
いて述べる。ユーザ（利用者）がユーザターミナルＵＴ
を用いて診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆを介して
行う，診断モードとしては，たとえば，下記に列挙する
ものがある。

【００２３】（１）単純データ読みだしモード このモードは内部データバスＤ２を流れるデータを診断
インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆを介してユーザターミ
ナルＵＴに読みだす処理形態である。このモードとして
は，開始時間と終了時間を設定できる。あるいは，読み
だしたデータが所定数に到達したら終了することができ
る。

【００２４】（２）条件付データ読みだしモード 上述した単純読みだしモードによると，非常に大量のデ
ータがユーザターミナルＵＴに読み出されることになる
ので，その記憶容量と読み出したデータの有効な活用が
難しい。そこで，この条件付データ読みだしモードは，
データ読みだしにある条件，たとえば，内部レジスタユ
ニットＩＲＵのあるアドレスにデータの記憶が行われる
ときのみ読みだしを行うとか，外部インタフェースＥＸ
Ｔ−Ｉ／Ｆから内部データバスＤ１を介して外部にデー
タを出力するときのみ読みだしを行うなどの条件を課し
て，診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆがインストラ
クション・フェッチ・ユニットＩＦＵでフェッチしたイ
ンストラクションを内部制御信号バスＣ５を介して内部
データバスから入力し，ユーザターミナルＵＴから設定
された該当する条件に対応するときのみ，診断インタフ
ェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆが内部データバスＤ２に流れる
データを読みだし，診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／
Ｆ内に設けられたバッファメモリに一次記憶し，ユーザ
ターミナルＵＴに出力する動作形態である。またこのモ
ードとしては，たとえば，ユーザターミナルＵＴが設定
したプログラムが動作するときだけの内部データバスＤ
２を流れるデータを読みだしすることもできる。このよ
うな条件についてはその他，種々の条件を設定できる。

【００２５】（３）データ書き込みモード このモードは，ユーザターミナルＵＴで設定したデータ
を診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆが，インストラ
クション・フェッチ・ユニットＩＦＵの動作を中断させ
インストラクション・フェッチ・ユニットＩＦＵの代わ
りに，内部制御信号バスＣ４を介してデータ書き込みイ
ンストラクションをフェッチしてシーケンサＳＥＱに印
加して，内部データバスＤ３から，内部レジスタユニッ
トＩＲＵに，あるいは，外部インタフェースＥＸＴ−Ｉ
／ＦにユーザターミナルＵＴからのデータを書き込む動
作形態である。この動作終了後は診断インタフェースＤ
ＩＡＧ−Ｉ／Ｆは，動作を中断させたインストラクショ
ン・フェッチ・ユニットＩＦＵの動作を再開させて，再
び，本来のプログラム動作を継続させる。

【００２６】（４）オペレーションユニット駆動モード 上記データ書き込みモードではデータを内部レジスタユ
ニットＩＲＵまたは外部インタフェースＥＸＴ−Ｉ／Ｆ
にデータを書き込むが，このモードにおいては，インス
トラクション・フェッチ・ユニットＩＦＵを中断させ
て，ユーザターミナルＵＴからのインストラクションで
オペレーションユニットＯＵを強制的に動作させる。そ
して，オペレーションユニットＯＵの動作結果を内部デ
ータバスＤ２を流れるデータを読み取り，オペレーショ
ンユニットＯＵの動作に伴う動作結果を監視する。

【００２７】（５）読み取りデータの統計処理（分析）
処理モード 単純データ読みだしモード，あるいは，条件付データ読
みだしモードで読み出したデータを，統計処理して，そ
の結果をユーザターミナルＵＴに出力する。たとえば，
上述した条件付データ読みだしモードにおいて，あるア
ドレスに書き込まれたデータの回数を計数する，平均値
を算出する，値が変化したときの時間とその値を検出す
るなどの処理がある。

【００２８】たとえば，上述した単純データ読みだしモ
ードについて，さらに詳細な動作を述べる。ユーザは，
ユーザターミナルＵＴを介して「単純データ読みだしモ
ード」を設定する。ユーザターミナルＵＴはそのモード
設定に応答して，そのモードを指定して診断インタフェ
ースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆを駆動する。診断インタフェース
ＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆは，単純読みだしモードを認識し，内
部データバスＤ２の上を流れるデータを読み取り，その
内部のバッファメモリに記憶する。診断インタフェース
ＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆはこの動作を継続する。ユーザは上記
モードにおいて，読み取ったデータの出力をユーザター
ミナルＵＴを介して，診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ
／Ｆに要求する。診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆ
はその要求に応答して，バッファメモリに記憶した読み
だしデータを順次，ユーザターミナルＵＴに出力する。
ユーザターミナルＵＴは診断インタフェースＤＩＡＧ−
Ｉ／Ｆから出力されたデータを，たとえば，ＣＲＴ表示
装置に表示する，あるいは，プリンタに出力する。これ
により，プロセッサ側の動作に干渉を与えず，プロセッ
サで動作する本来のプログラムにそのための変更，修正
などを加えることなく，オペレーションユニットＯＵな
どから内部レジスタユニットＩＲＵに伝送されるデータ
を，プロセッサの外部に設けられたユーザターミナルＵ
Ｔに出力することができる。ユーザターミナルＵＴに出
力されたデータの活用方法としては，たとえば，デバッ
クのときは，あるプログラムの動作の途中結果の分析，
あるいは，一連のプログラム処理のなかで動作していく
プログラムの動作履歴解析などとして用いることができ
る。

【００２９】上述した各モードの内容と，上述した単純
データ読みだしモードの動作とを考慮すると，それぞれ
の診断モードにおける詳細動作は明らかであるから，上
述したその他の診断モードの詳細動作については省略す
る。図１に示した構成，および，診断インタフェースＤ
ＩＡＧ−Ｉ／ＦおよびユーザターミナルＵＴの処理機
能，および，これらの機能の組合せからして，上述した
診断モード以外にも，ソフトウエアの負担を必要とせ
ず，デバック時，保守時，あるいは，プロセッサの動作
監視のためのその他診断処理を行うことができることは
もちろんである。

【００３０】このような診断モードを，単独に，あるい
は，組み合わせると，以下に例示するような種々の利用
形態，そして，その結果としての効果を奏する。 （１）オペレーションユニットＯＵ，内部レジスタユニ
ットＩＲＵ，外部インタフェースＥＸＴ−Ｉ／Ｆなどの
プロセッサ自体の本来の動作に影響を与えず，プログラ
マ，保守員，顧客などの利用者が希望する条件で，プロ
セッサの内部動作状況を把握することができる。その結
果，たとえば，プログラムデバック時のプログラムの動
作分析またはプログラムの処理結果と妥当性の評価を行
うことができる。 （２）プログラムの外部のユーザターミナルＵＴからの
指令によって，現在すでにそのディジタルコンピュータ
システムに装荷されたプログラムの処理内容を中断，ま
たは，変更させる処理が可能になる。たとえば，ユーザ
ターミナルＵＴを介して診断インタフェースＤＩＡＧ−
Ｉ／Ｆにデータを与え，そのデータを内部レジスタユニ
ットＩＲＵに書き込むことができる。この処理は，たと
えば，デバック時において，時間のかかる収斂計算を行
わせる場合，その収斂計算の結果が事前に判っている場
合，その計算結果をユーザターミナルＵＴを介して内部
レジスタユニットＩＲＵに書き込み，計算終了後のプロ
グラム処理にジャンプさせて，デバック時間短縮を計る
という用途に用いる。あるいは，保守点検時に，外部か
ら明らかな誤動作を生じさせる命令を与えて，プロセッ
サの誤動作検出回路の機能を確認する場合に用いること
ができる。 （３）プロセッサの内部動作の監視結果を統計処理し
て，プロセッサの回路モジュールの使用状況，あるい
は，プログラムの動作解析を行うことができる。 （４）量産時のコンピュータシステムの自動試験が可能
になる。 （５）プロセッサの自己診断回路として組み込み，自己
診断を行うわせることかできる。

【００３１】次に，診断制御回路１００を介した診断処
理動作について述べる。図２に示した命令語はソフトウ
エアで設定する。したがって，デバック時に，プログラ
マが事前に診断を希望するプログラムにおいて，図２に
示した命令語の第１の診断ビットＤＩＡＧＡと第２の診
断ビットＤＩＡＧＢに希望する条件を設定しておく。た
とえば，診断状態Ｘにおいて，診断機能１を設定してお
く。そうすると，その命令がインストラクション・フェ
ッチ・ユニットＩＦＵにおいてフェッチされたときにイ
ンストラクション・フェッチ・ユニットＩＦＵから診断
制御回路１００が駆動され，主診断制御処理回路１０４
はフェッチ回数を第１のカウンタ１０１で計数させる。
その結果は後に，診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆ
を介してユーザターミナルＵＴに出力されて，ユーザー
が第１のカウンタ１０１の計数値を確認できる。

【００３２】また診断機能２が設定された場合は，第１
のカウンタ１０１が所定の命令のフェッチを計数すると
ともに，タイマ１０３がその命令が到達してから次の所
定の命令が到達するまでの時間を計時する。タイマ１０
３が計時する対象は命令の到来時間に限らず，設定され
た診断内容に応じて，たとえば，ある１つのプログラム
が動作する時間の計時などにも使用される。

【００３３】上述した診断機能と診断状態との１５の組
合せの動作も上記同様に行われる。この診断制御回路１
００を介して診断処理は，上述した診断インタフェース
ＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆを介して内部データバスＤ２を流れる
データを読み取る場合に比べると，プログラマの意思を
反映させてプログラマが自己の希望する条件で希望する
プロセッサの内部動作，またはプログラムの動作結果
を，きめ細かに認識できるという利点がある。ただし，
この場合も，診断機能４および５を除き，プロセッサ本
来の動作に支障を与えずにプログラム処理結果を確認で
きる。また，データのときにプロセッサ内のある状態を
確認したい場合などのときは，診断機能４，５を遂行す
ることもできる。

【００３４】さらに診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／
Ｆによる内部データバスＤ２からのデータ収集と診断制
御回路１００による診断とを組み合わせることができ
る。その結果，コンピュータシステムにおける種々の診
断，デバック支援，保守点検などが非常に有効に実現で
きる。これらの診断処理を行う場合，プロセッマ，保守
員，ユーザはユーザターミナルＵＴを介して行うことが
でき，希望する診断を容易に実現することができる。

【００３５】図３に本発明のより特定的なディジタルコ
ンピュータシステムの構成図を示す。図３に示したディ
ジタルコンピュータシステムは，記号処理言語，たとえ
ば，ＬＩＳＰを用いた並列分散処理形ディジタルコンピ
ュータシステムであり，エバリュエータユニットＥＵ
と，リソースマネジャＲＭと，データストーリジＳＴＲ
Ｇと，診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆ，および，
診断手段ＤＩＡＧとを有する。ここでは，エバリュエー
タユニットＥＵがコンピュータ本体として位置し，リソ
ースマネジャＲＭ内のワークステーションＷＳがユーザ
ターミナルＵＴに対応する外部コンピュータとして位置
している。図３に示した診断インタフェースＤＩＡＧ−
Ｉ／Ｆと診断手段ＤＩＡＧとが，図１における診断イン
タフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆおよび診断制御回路１００
に対応している。図３に示した構成例では，診断手段Ｄ
ＩＡＧが図１に示した診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ
／Ｆおよび診断制御回路１００の処理を行い，図３に示
した診断インタフェースＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆは単にワーク
ステーションＷＳとの間の接続に使用する図１に示した
内部データバスＤ４に相当している。したがって，診断
手段ＤＩＡＧには図１に示した診断制御回路１００の回
路が組み込まれている。データストーリジＳＴＲＧはプ
ロセッサの外部機器の１種である。

【００３６】図１に示したディジタルコンピュータシス
テムを構成するモジュールは図２に示したコンピュータ
システム内のモジュールの関連部分を対応させると下記
のようになる。図１に示したインストラクション・フェ
ッチ・ユニットＩＦＵが図３に示したエバリュエータユ
ニットＥＵ内のインストラクションキャッシュＩＣ，シ
ーケンサＳＥＱがエバリュエータユニットＥＵ内のシス
テムコントローラＳＣ，オペレーションユニットＯＵが
エバリュエータユニットＥＵ内の演算ユニットＡＬＵお
よびマスカＭＳＫ，内部レジスタユニットＩＲＵが演算
ユニットＡＬＵ内のローカルメモリＬＭ，外部インタフ
ェースＥＸＴ−Ｉ／Ｆが演算ユニットＡＬＵ内のメイン
メモリインタフェースＭＭ−Ｉ／Ｆおよびリソースマネ
ジャインタフェースＲＭ−Ｉ／Ｆ，ユーザターミナルＵ
ＴがリソースマネジャＲＭ内のワークステーションＷＳ
である。

【００３７】また図１に示した内部データバスＤ１〜Ｄ
４が図２に内部データバスＩＢ１〜ＩＢ３に対応してい
る。ただし，図３には内部制御信号バスＣは示していな
い。診断手段ＤＩＡＧは，内部データバスＩＢ１〜ＩＢ
３に内部バス接続ラインＩＬ１〜ＩＬ３を介して接続さ
れている。また，診断手段ＤＩＡＧは内部バス接続ライ
ンＩＬ４を介して，シーケンサＳＥＱに相当するシステ
ムコントローラＳＣに接続されている。また診断手段Ｄ
ＩＡＧは，診断用インタフェースＤ−Ｉ／Ｆを介してワ
ークステーションＷＳに接続されており，この診断用イ
ンタフェースＤ−Ｉ／Ｆが図１に示した内部データバス
Ｄ４に対応している。

【００３８】図３に示したディジタルコンピュータシス
テムにおいても，図１に示したディジタルコンピュータ
システムと同様に，図１に示したユーザターミナルＵＴ
として機能するワークステーションＷＳからの診断モー
ドの指定に応じて，ユーザが希望する任意のエバリュエ
ータユニットＥＵ内の動作監視，外的駆動条件の設定，
その他の動作を行うことができる。

【００３９】図１に示した診断制御回路１００を含む図
３の示した診断手段ＤＩＡＧは，それぞれ３２ビットの
第１のカウンタ１０１および第２のカウンタ１０２，分
解能５０ｎｓ，ビット幅３２ビットのタイマ１０３を有
する。したがって，タイマ１０３としては，最高２００
秒の計時を行うことができる。図３に示したディジタル
コンピュータシステムにおける命令語としては，データ
転送型，分岐型，データ演算型，多方向分岐型などがあ
るが，図２に示した第１の診断ビットＤＩＡＧＡおよび
第２の診断ビットＤＩＡＧＢはこれら命令語の構成如何
に係わらず，共通した固定位置，たとえば，ＭＳＢとそ
の次のビット位置に位置している。したがって，診断手
段ＤＩＡＧにおいて，図１に示した診断制御回路１００
の主診断制御処理回路１０４が動作する場合，命令語の
構成に係わらず，上述した診断状態上述した診断機能に
ついての診断処理を行うことができる。

【００４０】図３に示した診断手段ＤＩＡＧは上述した
ように，図１に示した診断手段ＤＩＡＧの動作と診断制
御回路１００の動作を行うから，図３に示したディジタ
ルコンピュータシステムにおいては，両者の診断処理を
組み合わせることができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば，プログラムの動作状
態，あるいは，プロセッサの動作状態をそのプログラム
の動作またはプロセッサの本来の動作に支障を与えず，
知ることができる。また本発明によれば，命令語に希望
する診断タイミングを設定できるから，きめのこまかい
診断処理，統計収集などを遂行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディジタルコンピュータシステムの第
１の実施例の構成図である。

【図２】図１のディジタルコンピュータシステムにおけ
る診断を支持する命令語の構成を示す図である。

【図３】本発明のディジタルコンピュータシステムの第
２実施例として，記号言語を用いた並列分散処理ディジ
タルコンピュータシステムの構成図である。

【符号の説明】

ＩＦＵ・・インストラクション・フェッチ・ユニット ＳＥＱ・・命令シーケンサ ＩＲＵ・・内部レジスタユニット ＯＵ・・・オペレーションユニット ＥＸＴ−Ｉ／Ｆ・・外部インタフェース Ｃ１〜Ｃ４・・内部制御信号バス Ｄ１〜Ｄ４・・内部データバス ＤＩＡＧ・・診断手段 ＤＩＡＧ−Ｉ／Ｆ・・診断インタフェース（診断インタ
フェース手段） ＵＴ・・ユーザターミナル（ユーザターミナル手段） ＥＵ・・エバリュエータユニット ＲＭ・・リソースマネジャ ＳＴＲＧ・・データストーリジ ＡＬＵ・・演算ユニット（オペレーションユニット） ＩＢ１〜ＩＢ４・・内部バス ＩＬ１〜ＩＬ４・・内部バス接続ライン ＷＳ・・・ワークステーション ＩＣ・・・インストラクションキャッシュ ＳＣ・・・システムコントローラ ＬＭ・・・ローカルメモリ １００・・診断制御回路 １０１・・第１のカウンタ １０２・・第２のカウンタ １０３・・タイマ １０４・・主診断制御処理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 11/22 - 11/34 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実行すべき命令を解読する命令シーケンサ
   と，前記命令シーケンサに接続され前記命令シーケンサと協
   働して診断制御処理を行なう主診断制御処理回路と、該
   主診断制御処理回路に接続された命令のフェッチまたは
   実行を計数する第１のカウンタと，該主診断制御処理回
   路に接続されたプログラムの実行時間を計時するタイマ
   とを有する診断制御回路と， 前記診断制御回路および内部バスに接続された診断イン
   タフェース手段と， 前記診断インタフェース手段に接続されたユーザターミ
   ナル手段と を有し，前記命令シーケンサで扱われる命令語は診断内容に応じ
   て前記診断制御回路内の前記第１のカウンタおよび前記
   タイマの使用を規定する少なくとも２ビットの診断ビッ
   トを有し， 前記主診断制御処理回路は前記命令語に指定されたビッ
   トに応じて前記第１のカウンタおよび前記タイマを動作
   させ， 前記ユーザターミナル手段は前記診断インタフェース手
   段を介して前記診断制御回路に，診断内容に応じて前記
   命令語のビットを設定し， 前記ユーザターミナル手段は前記診断インタフェース手
   段を介して前記第１のカウンタの値および前記タイマの
   値を入力する， ディジタルコンピュータシステム。