JP4600134B2 - マルチプロセッサシステム - Google Patents

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Description

本発明は、複数のプロセッサ(CPU)を持つマルチプロセッサシステムに関する。
近年急速に普及した携帯電話を代表として、デジタル無線通信機能に加え、Webブラウザ、メール、動画像処理等の各種メディアを一台で処理可能な機器(端末)の需要は増加の一方である。こういった機器は、典型的には、無線変復調処理部にプロトコル制御用のプロセッサを備えるほか、音声等のコーデック処理を行うデジタルシグナルプロセッサや、ユーザインタフェースやWebブラウザ等のメディア処理を行うプロセッサを備える構成をとる。また、動画像処理用にさらにメディア処理専用プロセッサが追加される場合もある。半導体製造技術の進展及びコスト削減の目的から、これら複数のプロセッサは、マルチプロセッサシステムとして、一つのシリコンチップに集積され、プロセッサが使用するメモリも共用されるようになってきている。
特開平01−258139号公報
マルチプロセッサシステムにおいて、複数のプロセッサを協調動作させる方法として、例えば、マルチマスタに対応したバスアーキテクチャと、それに対応したプロセッサ及びアービタ回路等を設け、メモリを含む周辺回路を共用する方法がある。また、別の方法として、プロセッサ間にデュアルポートメモリを配置し、これによりプロセッサ間のデータ共有を行い、そのほかの周辺回路やメモリリソースについては、それぞれ独立に制御を行う方法もある。
前者のマルチプロセッサシステムは、密結合型のマルチプロセッサシステムとして一般的な構成であり、プロセッサの緊密な連携動作が可能であるが、反面、プロセッサがマルチプロセッサシステムに対応しているものである必要があり、また、マルチマスタに対応したバス構成等、回路設計や検証の複雑さにもつながる。また、ソフトウェアについても、マルチプロセッサシステムに対応したソフトウェアが必要であり、開発難易度が高くなる。
後者のマルチプロセッサシステムは、プロセッサ間のデータ共有にデュアルポートメモリを使用し、それ以外はそれぞれ独立した構成とするものであり、プロセッサ間の同期には一般に割込み信号等を使用する。この方法は、回路設計の面では難易度は高くないが、反面、プロセッサそれぞれのプログラムも独立しているため、プロセッサ毎にプログラム開発を行ない、実機検証でシステム全体の同期した動作の検証を行うことになる等、協調動作プログラムの開発が問題となる。
本発明は、かかる点に鑑み、簡易に構築することができる構成としたマルチプロセッサシステムを提供することを目的とする。
本発明は、複数のプロセッサを持つマルチプロセッサシステムにおいて、前記複数のプロセッサのうち、所定のプロセッサは、他のプロセッサのデバッグ機能を利用して前記他のプロセッサを制御するというものである。
本発明によれば、所定のプロセッサは、他のプロセッサのデバッグ機能を利用して他のプロセッサを制御するので、複数のプロセッサのアーキテクチャが異なる場合であっても、容易に連携可能なシステムとすることができ、マルチプロセッサシステムを簡易に構築することができる。
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態の要部を示すブロック回路図である。本発明の第1実施形態は、JTAG(Joint Test Action Group)対応デバイスであり、2個のプロセッサを持つマルチプロセッサシステムの例である。
図1中、1は本発明の第1実施形態のマルチプロセッサシステム本体、2、3はプロセッサ、4、5はそれぞれプロセッサ2、3のデバッグ機能部、6はプロセッサ2、3が共用するデュアルポートメモリ、7は制御回路、8はプロセッサ2が使用するバス、9はプロセッサ3が使用するバスである。
10〜14はJTAGデバッガとの接続を図るための外部端子であり、10はTDI(Test Data In)信号入力端子、11はTRST(Test Reset)信号入力端子、12はTCK(Test Clock)信号入力端子、13はTMS(Test Mode Select)信号入力端子、14はTDO(Test Data Out)信号出力端子である。
15〜25はJTAG信号線であり、15はTDI信号線、16はTDI/TDO信号線、17、18はTRST信号線、19、20はTCK信号線、21、22はTMS信号線、23、24、25はTDO信号線である。
また、プロセッサ2において、26はTDI信号入力端子、27はTRST信号入力端子、28はTCK信号入力端子、29はTMS信号入力端子、30はTDO信号出力端子である。プロセッサ3において、31はTDI信号入力端子、32はTRST信号入力端子、33はTCK信号入力端子、34はTMS信号入力端子、35はTDO信号出力端子である。
制御回路7は、JTAGデバッガがプロセッサ2、3を従来周知のようにデバッグできるようにする動作モード(第1動作モード)と、プロセッサ2に制御されてプロセッサ3のデバッグ機能を制御する動作モード(第2動作モード)とを備えるものである。本実施形態では、制御回路7は、プロセッサ2の周辺回路としてプロセッサ2が使用するバス8に接続されているが、I/Oポート等に接続するようにしても良い。
制御回路7において、36はプロセッサ2に制御されてTDI信号、TRST信号、TCK信号、TMS信号の出力とTDO信号の入力を行う等の機能を有するデバッグ機能部であり、37はTDI信号出力端子、38はTRST信号出力端子、39はTCK信号出力端子、40はTMS信号出力端子、41はTDO信号入力端子である。また、42〜46はセレクタであり、デバッグ機能部36により選択動作を制御されるものである。
セレクタ42は、プロセッサ2がTDO信号出力端子30からTDO信号線23に出力するTDO信号又はデバッグ機能部36がTDO信号出力端子37に出力するTDI信号を選択してTDI/TDO信号線16を介してプロセッサ3のTDI信号入力端子31に与えるものである。
セレクタ43は、JTAGデバッガからTRST信号入力端子11及びTRST信号線17を介して与えられるTRST信号又はデバッグ機能部36がTRST信号出力端子38に出力するTRST信号を選択してTRST信号線18を介してプロセッサ3のTRST信号入力端子32に与えるものである。
セレクタ44は、JTAGデバッガからTCK信号入力端子12及びTCK信号線19を介して与えられるTCK信号又はデバッグ機能部36がTCK信号出力端子39に出力するTCK信号を選択してTCK信号線20を介してプロセッサ3のTCK信号入力端子33に与えるものである。
セレクタ45は、JTAGデバッガからTMS信号入力端子13及びTMS信号線21を介して与えられるTMS信号又はデバッグ機能部36がTMS信号出力端子40に出力するTMS信号を選択してTCK信号線22を介してプロセッサ3のTMS信号入力端子34に与えるものである。
セレクタ46は、プロセッサ2がTDO信号出力端子30からTDO信号線23に出力するTDO信号又はプロセッサ3がTDO信号出力端子35からTDO信号線24に出力するTDO信号を選択してTDO信号線25を介してTDO信号出力端子14に与えるものである。
図2は本発明の第1実施形態の通常使用時の状態を示すブロック回路図である。本発明の第1実施形態を通常使用する場合には、制御回路7を第2動作モードとする。即ち、プロセッサ2による制御回路7のデバッグ機能部36の制御により、デバッグ機能部36がセレクタ42〜46を制御し、セレクタ42、43、44、45はデバッグ機能部36が出力するTDI信号、TRST信号、TCK信号、TMS信号を選択し、セレクタ46はプロセッサ2が出力するTDO信号を選択すると共に、デバッグ機能部36はプロセッサ3が出力するTDO信号を入力する状態とする。
このようにすると、デバッグ機能部36が出力するTDI信号、TRST信号、TCK信号、TMS信号をプロセッサ3に与え、プロセッサ3が出力するTDO信号をデバッグ機能部36に入力することができるので、プロセッサ3は、デバッグ機能部36を介してプロセッサ2から制御可能なコプロセッサとして扱うことが可能になる。即ち、プロセッサ2は、デバッグ機能部36を制御して、プロセッサ3の内部レジスタのモニタと制御や、ブレークポイント等の設定を行うことができる。
なお、プロセッサ2によるプロセッサ3の制御方法の一例として、例えば、以下の方法がある。まず、プロセッサ2は、デュアルポートメモリ6にプロセッサ3に実行させるプログラム及び必要なデータを書き込み、次に、制御回路7を通してプロセッサ3に実行させるプログラムのアドレスをプロセッサ3のプログラムカウンタにセットし、また、必要に応じて、その他のレジスタにも必要な値をセットする。
次に、プロセッサ2は、プログラムを終了させたい場所をプロセッサ3のブレークポイントに設定し、プロセッサ3に処理を開始させる。プロセッサ3は、セットされたプログラム及びデータを用いて処理を開始し、処理結果をデュアルポートメモリ6に書き込み、ブレークポイントに達した時点で動作を停止する。プロセッサ2は、プロセッサ3の処理完了を検知し、処理済みの結果を読み出すことが可能となる。
図3は制御回路7の第1動作モード(制御回路7がJTAGデバッガによるプロセッサ2、3の従来方法によるデバッグを可能とする動作モード)時におけるセレクタ42〜46の状態を示すブロック回路図である。図3中、47はJTAGデバッガであり、48はTDI信号出力端子、49はTRST信号出力端子、50はTCK信号出力端子、51はTMS信号出力端子、52はTDO信号入力端子である。
即ち、JTAGデバッガ47によるプロセッサ2、3の従来方法によるデバッグを行う場合には、本発明の第1実施形態のTDI信号入力端子10、TRST信号入力端子11、TCK信号入力端子12、TMS信号入力端子13及びTDO信号出力端子14をそれぞれJTAGデバッガ47のTDI信号出力端子48、TRST信号出力端子49、TCK信号出力端子50、TMS信号出力端子51及びTDO信号入力端子52に接続する。
そして、プロセッサ2による制御回路7のデバッグ機能部36の制御により、デバッグ機能部36がセレクタ42〜46を制御し、セレクタ42はプロセッサ2が出力するTDO信号を選択し、セレクタ43、44、45はそれぞれJTAGデバッガ47が出力するTRST信号、TCK信号、TMS信号を選択し、セレクタ46はプロセッサ3が出力するTDO信号を選択する状態とする。
このようにすると、JTAGデバッガ47のTDI信号出力端子48をプロセッサ2のTDI信号入力端子26に接続し、プロセッサ2のTDO信号出力端子30をプロセッサ3のTDI信号入力端子31に接続し、プロセッサ3のTDO信号出力端子35をJTAGデバッガ47のTDO信号入力端子52に接続することができる。
また、JTAGデバッガ47のTRST信号出力端子49、TCK信号出力端子50及びTMS信号出力端子51を、それぞれ、プロセッサ2、3のTRST信号入力端子27、32、TCK信号入力端子28、33及びTMS信号入力端子29、34に接続することができる。
したがって、JTAGデバッガ47が出力するTDI信号をプロセッサ2に与え、JTAGデバッガ47が出力するTRST信号、TCK信号、TMS信号をプロセッサ2、3に与え、プロセッサ2が出力するTDO信号をプロセッサ3に与え、プロセッサ3が出力するTDO信号をJTAGデバッガ47に入力することができ、JTAGデバッガ47によるプロセッサ2、3の従来方法によるデバッグを行うことができる。
図4は制御回路7の第2動作モード(制御回路7がプロセッサ2に制御されてプロセッサ3のデバッグ機能を制御する動作モード)時におけるセレクタ42〜46の状態を示すブロック回路図である。
即ち、制御回路7がプロセッサ2に制御されてプロセッサ3のデバッグ機能を制御する動作モードを実行する場合には、本発明の第1実施形態のTDI信号入力端子10、TRST信号入力端子11、TCK信号入力端子12、TMS信号入力端子13及びTDO信号出力端子14をそれぞれJTAGデバッガ47のTDI信号出力端子48、TRST信号出力端子49、TCK信号出力端子50、TMS信号出力端子51及びTDO信号入力端子52に接続する。
そして、プロセッサ2による制御回路7のデバッグ機能部36の制御により、デバッグ機能部36がセレクタ42〜46を制御し、セレクタ42、43、44、45はデバッグ機能部36が出力するTDI信号、TRST信号、TCK信号、TMS信号を選択し、セレクタ46はプロセッサ2が出力するTDO信号を選択すると共に、デバッグ機能部36はプロセッサ3が出力するTDO信号を入力する状態とする。
このようにすると、JTAGデバッガ47のTDI信号出力端子48、TRST信号出力端子49、TCK信号出力端子50、TMS信号出力端子51及びTDO信号入力端子52をそれぞれプロセッサ2のTDI信号入力端子26、TRST信号入力端子27、TCK信号入力端子28、TMS信号入力端子29及びTDO信号出力端子30に接続することができる。
また、デバッグ機能部36のTDI信号出力端子37、TRST信号出力端子38、TCK信号出力端子39、TMS信号出力端子40及びTDO信号入力端子41をそれぞれプロセッサ3のTDI信号入力端子31、TRST信号入力端子32、TCK信号入力端子33、TMS信号入力端子34及びTDO信号出力端子35に接続することができる。
即ち、JTAGデバッガ47が出力するTDI信号、TRST信号、TCK信号、TMS信号をプロセッサ2に与え、プロセッサ2が出力するTDO信号をJTAGデバッガ47に入力することができ、また、デバッグ機能部36が出力するTDI信号、TRST信号、TCK信号、TMS信号をプロセッサ3に与え、プロセッサ3が出力するTDO信号をデバッグ機能部36に入力することができる。
したがって、図4に示す状態にする場合には、プロセッサ2については、JTAGデバッガ47を使用したデバッグを実行し、プロセッサ3については、制御回路7のデバッグ機能部36を使用したデバッグを実行することができる。
以上のように、本発明の第1実施形態によれば、プロセッサ2に制御されてプロセッサ3のデバッグ機能を制御する動作モードを持つ制御回路7によりマルチプロセッサシステムとしての動作を可能としているので、プロセッサ2、3のアーキテクチャが異なる場合であっても、容易に連携可能なシステムとすることができ、2個のプロセッサ2、3を持つマルチプロセッサシステムを簡易に構築することができる。
また、プロセッサ3へのプログラムロードをデュアルポートメモリ6で行うことができるようにしているので、プロセッサ3の制御回路7を介した制御はプロセッサ3内のレジスタの設定だけとなり、動作の高速化を図ることができる。また、デュアルポートメモリ6の容量以内であれば、複数のプログラム等を配置しておくことで転送そのものを省略できるため、さらに高速化が可能となる。
(第2実施形態)
図5は本発明の第2実施形態の要部を示すブロック回路図である。本発明の第2実施形態は、JTAG対応デバイスであり、3個のプロセッサを有するマルチプロセッサシステムの例である。図5中、53は本発明の第2実施形態のマルチプロセッサシステム本体、54はプロセッサであり、55はプロセッサ2、54が共用するデュアルポートメモリ、56はプロセッサ54が使用するバスである。
また、プロセッサ54において、57はデバッグ機能部、58はTDI信号入力端子、59はTRST信号入力端子、60はTCK信号入力端子、61はTMS信号入力端子、62はTDO信号出力端子である。
本発明の第2実施形態は、プロセッサ3のTDO信号出力端子35をTDO信号線63でプロセッサ54のTDI信号入力端子58に接続し、プロセッサ54のTRST信号入力端子59、TCK信号入力端子60及びTMS信号入力端子61をそれぞれTRST信号線18、TCK信号線20、TMS信号線22に接続し、プロセッサ54のTDO信号出力端子62をプロセッサ3のTDO信号出力端子35の代わりにTDO信号線24に接続している。その他については、本発明の第1実施形態と同様に構成している。
本発明の第2実施形態によれば、制御回路7は、プロセッサ2に制御されてプロセッサ3、54のデバッグ機能を制御することができるので、プロセッサ2、54のアーキテクチャが異なる場合であっても、容易に連携可能なシステムとすることができ、3個のプロセッサ2、3、54を持つマルチプロセッサシステムを簡易に構築することができる。
また、プロセッサ3、54へのプログラムロードをデュアルポートメモリ6、55で行うことができるので、プロセッサ3、54の制御回路7を介した制御は、プロセッサ3、54内のレジスタの設定だけとなり、動作の高速化を図ることができる。また、デュアルポートメモリ6、55の容量以内であれば、複数のプログラム等を配置しておくことで転送そのものを省略できるため、さらに高速化が可能となる。なお、4個以上のプロセッサを持つように構成することもできる。
ここで、本発明のマルチプロセッサシステムを整理すると、本発明のマルチプロセッサシステムには、少なくとも、以下のマルチプロセッサシステムが含まれる。
(付記1)複数のプロセッサを持つマルチプロセッサシステムにおいて、前記複数のプロセッサのうち、所定のプロセッサは、他のプロセッサのデバッグ機能を利用して前記他のプロセッサを制御することを特徴とするマルチプロセッサシステム。
(付記2)前記所定のプロセッサに制御されて前記他のプロセッサのデバッグ機能を制御する制御回路を有し、前記所定のプロセッサは、前記制御回路を制御して前記他のプロセッサのデバッグ機能を利用することを特徴とする付記1記載のマルチプロセッサシステム。
(付記3)前記制御回路は、外部デバッガの制御による前記複数のプロセッサのデバッグを可能とする動作モードと、前記所定のプロセッサに制御されて前記他のプロセッサのデバッグ機能を制御する動作モードを有することを特徴とする付記2記載のマルチプロセッサシステム。
(付記4)前記制御回路が前記所定のプロセッサに制御されて前記他のプロセッサのデバッグ機能を制御する動作モード時、前記所定のプロセッサのみが前記外部デバッガと接続可能とされることを特徴とする付記3記載のマルチプロセッサシステム。
(付記5)前記デバッグ機能は、JTAGデバッグ機能であることを特徴とする付記1〜4のいずれか一の付記に記載のマルチプロセッサシステム。
(付記6)前記複数のプロセッサに共用されるメモリを有することを特徴とする付記1〜5のいずれか一の付記に記載のマルチプロセッサシステム。
本発明の第1実施形態の要部を示すブロック回路図である。 本発明の第1実施形態の通常使用時の状態を示すブロック回路図である。 本発明の第1実施形態が備える制御回路の第1動作モード時におけるセレクタの状態を示すブロック回路図である。 本発明の第1実施形態が備える制御回路の第2動作モード時におけるセレクタの状態を示すブロック回路図である。 本発明の第2実施形態の要部を示すブロック回路図である。
符号の説明
1…本発明の第1実施形態のマルチプロセッサシステム本体
2、3、54…プロセッサ
4、5、57…デバッグ機能部
6、55…デュアルポートメモリ
7…制御回路
8、9、56…バス
10、26、31、58…TDI信号入力端子
11、27、32、59…TRST信号入力端子
12、28、33、60…TCK信号入力端子
13、29、34、61…TMS信号入力端子
14、30、35、62…TDO信号出力端子
15…TDI信号線
16…TDI/TDO信号線
17、18…TRST信号線
19、20…TCK信号線
21、22…TMS信号線
23、24、25、63…TDO信号線
36…デバッグ機能部
37…TDI信号出力端子
38…TRST信号出力端子
39…TCK信号出力端子
40…TMS信号出力端子
41…TDO信号入力端子
42〜46…セレクタ
47…JTAGデバッガ

Claims (2)

  1. ジョイント・テスト・アクション・グループ対応のマルチプロセッサシステムであって
    第1のプロセッサと、
    第2のプロセッサと、
    制御回路と、
    テスト・データ・イン信号入力用外部端子と、
    テスト制御信号入力用外部端子群と、
    テスト・データ・アウト信号出力用外部端子とを有し、
    前記第1のプロセッサは、
    テスト・データ・イン信号及びテスト制御信号群を入力して前記第1のプロセッサのデバッグを行い、テスト・データ・アウト信号を出力する第1のデバッグ機能部を有し、
    前記第1のデバッグ機能部は、
    前記テスト・データ・イン信号入力用外部端子に接続された第1のテスト・データ・イン信号入力端子と、
    前記テスト制御信号入力用外部端子群に接続された第1のテスト制御信号入力端子群と、
    第1のテスト・データ・アウト信号出力端子とを有し、
    前記第2のプロセッサは、
    テスト・データ・イン信号及びテスト制御信号群を入力して前記第2のプロセッサのデバッグを行い、テスト・データ・アウト信号を出力する第2のデバッグ機能部を有し、
    前記第2のデバッグ機能部は、
    第2のテスト・データ・イン信号入力端子と、
    第2のテスト制御信号入力端子群と、
    第2のテスト・データ・アウト信号出力端子とを有し、
    前記制御回路は、
    前記第1のプロセッサに制御され、テスト・データ・イン信号及びテスト制御信号群を出力可能、テスト・データ・アウト信号を入力可能とする第3のデバッグ機能部と、
    前記第3のデバッグ機能部に制御されるセレクタ部とを有し、
    前記第3のデバッグ機能部は、
    テスト・データ・イン信号出力端子と、
    テスト制御信号出力端子群と、
    前記第2のテスト・データ・アウト信号出力端子に接続されたテスト・データ・アウト信号入力端子とを有し、
    第1動作モード時は、前記第1のテスト・データ・アウト信号出力端子を前記第2のテスト・データ・イン信号入力端子に接続し、前記テスト制御信号入力用外部端子群を前記第2のテスト制御信号入力端子群に接続し、前記第2のテスト・データ・アウト信号出力端子を前記テスト・データ・アウト信号出力用外部端子に接続するように前記セレクタ部を制御し、
    第2動作モード時は、前記テスト・データ・イン信号出力端子を前記第2のテスト・データ・イン信号入力端子に接続し、前記テスト制御信号出力端子群を前記第2のテスト制御信号入力端子群に接続し、前記第1のテスト・データ・アウト信号出力端子を前記テスト・データ・アウト信号出力用外部端子に接続するように前記セレクタ部を制御し、前記テスト・データ・イン信号出力端子及び前記テスト制御信号出力端子群にそれぞれテスト・データ・イン信号及びテスト制御信号群を出力すること
    を特徴とするマルチプロセッサシステム。
  2. 前記第1のプロセッサ及び前記第2のプロセッサに共用されるメモリを有し、
    前記第1のプロセッサによる前記第2のプロセッサに実行させるプログラム及びデータの前記メモリへの書き込み、前記第2のプロセッサによる前記メモリ内の前記プログラムの実行及び実行結果の前記メモリへの書き込み、前記第1のプロセッサによる前記メモリ内の前記実行結果の読み出しが可能とされていること
    を特徴とする請求項1に記載のマルチプロセッサシステム。
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