JPH0784826A - マイクロプロセッサ - Google Patents

マイクロプロセッサ

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JPH0784826A
JPH0784826A JP5229228A JP22922893A JPH0784826A JP H0784826 A JPH0784826 A JP H0784826A JP 5229228 A JP5229228 A JP 5229228A JP 22922893 A JP22922893 A JP 22922893A JP H0784826 A JPH0784826 A JP H0784826A
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JP
Japan
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instruction
eit
interrupt
execution
return
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JP5229228A
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English (en)
Inventor
Takahide Nishiyama
隆英 西山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、小型な構成かつ簡単な制御によ
りシングルステップ割り込みのデバッグ機能を達成し得
るマイクロプロセッサを提供することを目的とする。 【構成】 この発明は、復帰後に次の1命令を実行した
後割り込みを受け付けるという復帰命令を有し、デバッ
グ対象プログラムの1命令実行後にブレイクによる割り
込みが発生し、発生した割り込みの処理が終了した後、
前記復帰命令の実行により割り込み発生前の状態に復帰
するステップ実行ブレイクのデバッグ機能を備えてな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般にマイクロコンピ
ュータにおける割り込みに関し、特にマイクロコンピュ
ータのプログラム開発に有効なデバッグ機能に使用され
るものである。
【0002】
【従来の技術】マイクロプロセッサを使ったシステムを
設計して動かす場合、必然とソフトウェアが必要とな
る。そのソフトウェアは、一度で完全なものを作るのは
容易なことではない。通常、ソフトウェアの誤り(バ
グ)を修正するためにデバッグを行う。
【0003】ソフトウェアのデバッグを行うに際して、
データを採取するために種々のトレース方式がある。例
えば、指定したアドレスに格納された命令の実行、ある
いはオペランドのアクセスを検出して割込みを発生さ
せ、割込み処理プログラムがその時点のデータを採取す
る方式(アドレスブレイク)、指定回数の命令を実行し
たことにより割込みを発生させ、割込み処理プログラム
がその時点のデータを採取する方式(ステップ実行ブレ
イク)、あるいはマイクロプロセッサと同じピン配置を
有するプローブを持つインサーキット・エミュレータ装
置を使用して、マイクロプロセッサをICソケットから
外して、その代わりにインサーキット・エミュレータの
プローブを差し込むことにより、マイクロプロセッサに
よる実行時には分からなかったレジスタの内容、周辺I
/Oへの書き込み・読み出しなどの状態を知ることがで
きる、といったようにトレース方式にもプログラムを使
ったり、装置を使ったりしてデバッグをするなど様々で
ある。
【0004】その中で特にプログラムによるデバッグで
ステップ実行ブレイクについて、従来技術ではどのよう
に実現しているか以下に説明をしていくが、以下に記載
する文章の中でEITという言葉が頻繁に使われており
簡単に説明しておく。
【0005】EITとは、プロセッサが通常のプログラ
ムを実行している途中に、ある事象の発生によってその
プログラムの実行を中断し、別のプログラムを実行する
ことがあり、このような事象の総称である。そして、E
ITの発生によりプロセッサは別のプログラムを実行す
るが、このプログラムのことをEITハンドラという。
【0006】従来では、図8に示すプロセッサステータ
スワード(以下、PSWレジスタと略す)、図9に示す
デバッグ制御(以下、DBCレジスタと略す)、図10
に示すデバッグステータス(以下、DBSレジスタと略
す)、図11に示す実行ステップカウンタ(以下、EX
Sレジスタと略す)の4つのレジスタを使用してステッ
プ実行ブレイクを行っている。
【0007】先ずは、デバッグを行う前準備として幾つ
かのレジスタに値をセットする必要がある。PSWレジ
スタのデバッグモード(以下、DBビットと略す)を
『1』にセットし、DBCレジスタのステップ実行ブレ
イクイネーブル(以下、EXビットと略す)を『1』に
セットする。これでステップ実行ブレイクが可能とな
る。このようにすればプロセッサは1命令実行したとき
に、EXSレジスタの値が『0』でなければ内容を1だ
け減じる。もし『0』ならばセルフデバッグトラップ
(以下、SDBTと略す)が発生する。したがって、E
XSレジスタに『0』を設定しておくと1命令ごとにS
DBTが発生する。これがシングルステップ実行であ
り、このときのSDBTを特にシングルステップ割込み
と呼ぶ(以下、ステップ実行ブレイクで発生するSDB
Tはシングルステップのことである。)ステップ実行ブ
レイクによりSDBTが発生すると、EITハンドラの
処理の前に以下の前処理(EITの前処理)を行う。
【0008】(1)EITベクトル番号の生成 (2)EITベクトルテーブルエントリの読み込み (3)スタックへのEIT情報の退避 (4)PSWの更新 (5)EITハンドラの起動 (4) PSWの更新の項目で、SDBTが発生したことで
DBビットが『0』にクリアされる。それと同時に、D
BSレジスタのステップ実行ブレイクステータス(以
下、SEビットと略す)に『1』がセットされる。EI
Tハンドラから復帰するときに、プログラムによってS
Eビットを0にクリアする必要がある。そうしないとE
ITハンドラから復帰したときに次の命令を実行する前
に、またSDBTが発生する可能性があり、正常動作す
る保障がない。
【0009】前処理が終わると、EITハンドラの処理
が始まる。EITハンドラではレジスタの内容やメモリ
への書き込み/読み出しなどを知るためのプログラミン
グがされている。EITハンドラのプログラム処理中に
ステップ実行ブレイクが機能しないようにプロセッサは
EITの前処理のPSW更新の時に、DBビットを0に
クリアする。
【0010】EITハンドラの処理はREIT命令によ
り終了する。プロセッサはREIT命令の実行により、
SDBT発生前のプロセッサの状態に復帰する。復帰
後、1命令に対して複数回のSDBTが発生しないよう
にするために、図12のSDBTを発生する構成に示す
ように、PSWレジスタのDBビットの影的なDBビッ
ト(以下、MDBレジスタと呼ぶ)を持っており、実際
のSDBTの発生のタイミングの制御は、図13に示す
ように、このMDBレジスタによって行われている。す
なわち、EITハンドラからの復帰後の割込み検出(図
13のINSTENDに相当)では、MDBレジスタが
デバッグモードになっていないのでSDBTは発生しな
い。よって、EITハンドラから復帰中に割込みが発生
していれば、その割込みの処理を行い、発生していなけ
れば次の命令を実行することになる。
【0011】以上述べてきた内容は、図14に示すよう
に、1命令実行→SDBT発生→EITハンドラを実行
→EITハンドラから復帰→次の命令あるいは新たな割
込みを実行、とステップ実行ブレイクのSDBTが発生
した場合の一連の動作を説明してきた。これは、あくま
でもSDBTの発生の前に他のEITが発生しなかった
場合についての説明であり、もし多重にEITが発生
し、他の処理を先に実行した場合、図12に示す構成の
回路では1命令に対してSDBTを発生することさえで
きなくなる。これを防ぐには必然と回路はもっと複雑に
なることは言うまでもない。
【0012】これまでの説明でもわかるように、ステッ
プ実行ブレイクの前準備としてプログラムにより複数の
レジスタのセット/クリアをし、SDBTが発生したこ
とでハードウェアによるレジスタのセット/クリアの制
御をしなければならない。といったように従来技術で
は、プログラミングの煩雑さ、ハードウェアの制御の複
雑さが明らかである。
【0013】以上はSDBTのみの発生についての実現
法を説明したが、次に多重EITの発生した場合につい
て、どのような順序で処理をしているかを説明する。
【0014】システムコール(以下、SWIと略す)と
SDBTについて説明する。図15に示すように、通
常、多重EITが検出されると優先度の高い順にEIT
発生の前処理を行い、優先度の高いEITのEIT情報
(退避情報のことであり、PC(プログラムカウンタ)
やPSWレジスタの内容等)が先にスタックに退避され
るので、優先度の低いEITハンドラから順に実行され
ることになる(検出されたEITは全てスタックに退避
される)。
【0015】しかしながら、この2つの割込みが発生し
たときに、先ずはSWIの前処理が優先されて行われ、
そしてSWIのEITハンドラでの処理が行われ、SW
IのEITハンドラから復帰後、次にSDBTの前処
理、SDBTのEITハンドラでの処理、SDBTのE
ITハンドラから復帰といった一連の動作が望ましいと
されている。したがって、通常のEIT動作では、望む
動作とは異なってしまう。従来技術ではこれをどのよう
に実現させているかというと、EITをマスクすること
で可能にしている。
【0016】ここで詳しく説明する前に、処理放棄型、
処理完了型、処理取消型のそれぞれのEITが発生した
場合について簡単に説明をしておくと、処理放棄型のE
ITが発生すると直ちに実行中の命令を中断しEITの
処理に入る。リセットなどがこの型に属する。処理完了
型のEITが発生すると実行中の命令処理が完了した後
でEITの処理に入る。SWI,SDBTのいずれもこ
の型に入る。命令取消型のEITが発生した場合は、E
ITを発生した命令が開始される前の状態にプロセッサ
を戻した後でEITの処理に入る。
【0017】前述したように従来技術では、先ずEIT
をマスクするためにタイプ別にEITを分類しており、
以下に示す通りである。
【0018】EITタイプ0 処理放棄型 EITタイプ1 処理完了型 (SWI) EITタイプ2 処理完了型 (SDBT) EITタイプ3 処理完了型 EITタイプ4 処理取消型 《タイプ数が小さい方が優先度が高いことを示す》優先
度の高いEITの前処理において、優先度の低いEIT
をマスクすることができ、SWIはタイプ1に、SDB
Tはタイプ2にそれぞれ属しており、図16に示すよう
に、SWIの方が優先度が高いので前処理が先に行われ
る。この時に、PSWレジスタのDBビットを0にクリ
アすることでマスクしたことになる。これにより、SD
BTの前処理を行わずに、SWIのEITハンドラの処
理を行うことができる。SWIのEITハンドラの処理
を終了後、マスクを解除するとSDBTの前処理を行
い、続いてSDBTのEITハンドラの処理を行うこと
になる。
【0019】以上、多重EITの発生した場合について
説明をしてきたが、SWIとSDBTの優先処理を『E
ITをタイプ別に分類し、EITをマスクする』といっ
た手法により従来技術では実現をさせている。このこと
により、益々ハードウェアの制御方法が複雑となる。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
シングルステップ実行には、1命令実行に1回のシング
ルステップ割込みを発生させる必要がある。また、多重
に割込みが発生した場合でも、やはり確実に一度だけシ
ングルステップ割込みを発生させたり、システムコール
(ソフトウェア割込み)に限っては、システムコールの
EITハンドラから戻った(復帰)時にシングルステッ
プ割込みを発生させる必要がある。
【0021】従来技術では、複数のレジスタをプログラ
ムやハードウェアの制御によりセット・クリアしたり、
シングルステップ実行ステータスのようなフラグを備え
ていたり、またEITをタイプ別に分類してEITをマ
スクすることで実現していた。このような手法にあって
は、プログラミングを誤ってしまうと、1命令実行に1
回のシングルステップ割込みを発生させるというシング
ルステップ実行の概念からはずれたりする可能性さえあ
り、複数のレジスタを備えたりすることでチップ面積が
増大、必然とコストの増加につながり、またハードウェ
アの制御が複雑になるという不具合を招いていた。
【0022】そこで、この発明は上記に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、小型な構成かつ
簡単な制御によりシングルステップ割込みのデバッグ機
能を達成し得るマイクロプロセッサを提供することにあ
る。
【0023】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、復帰後に次の1命令を実行
した後割り込みを受け付けるという復帰命令を有し、デ
バッグ対象プログラムの1命令実行後にブレイクによる
割り込みが発生し、発生した割り込みの処理が終了した
後、前記復帰命令の実行により割り込み発生前の状態に
復帰するステップ実行ブレイクのデバッグ機能を備えて
なる。
【0024】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記割り込みは、割り込み優先順位が最も
低く設定され、多重に割り込みが発生した場合でも前記
割り込み以外の割り込み要求に対する処理が終了した後
に前記割り込み処理を行うように構成される。
【0025】
【作用】本発明は、デバッグ対象プログラムの1命令実
行後、シングルステップ割込みが発生し、割込み発生前
のプログラムカウンタ(PC)やプロセッサステータス
ワード(PSW)を退避し、SDBT(シングルステッ
プ割込み)のEITハンドラに移行する。SDBT(シ
ングルステップ割込み)のEITハンドラの処理が終了
しメインプログラムに復帰する。この時、復帰させる為
の命令として、復帰後、次の1命令を実行した後に、割
込みを受付ける、というSDBT専用の復帰命令を設
け、この命令により1命令に対して確実に1回だけのS
DBT(シングルステップ割込み)を発生させることが
実現できる。
【0026】
【実施例】以下、本発明を図面を用いて説明する。
【0027】図1は本発明の一実施例に係わるマイクロ
プロセッサで実行されるSDBT発生から復帰までの動
作フローを示す図である。
【0028】まずはじめに、本発明によるSDBTの発
生の仕方について説明をする。本実施例においてステッ
プ実行ブレイクを行うのに使用するレジスタは、図2に
示すようにPSWレジスタのみである。そのPSWレジ
スタのシングルステップモード(SSビット)を『1』
にセットすることでデバッグモードに切り替わったこと
になり、これで1命令実行後、SDBTが発生できるよ
うになる。SDBTは1命令実行しては割込み検出によ
りSDBTを発生して、SDBTのEITハンドラに移
行していく、いわゆる命令完了型のEITに相当する。
【0029】そこで先ずは、1命令の実行が完了後、割
込み検出でSDBTのみの発生の場合について図1を参
照して説明する。
【0030】本発明もSDBT発生による前処理を行っ
ている。これはSDBTのEITハンドラの処理を終了
した後にSDBT発生前と同じ状態でプログラムを再開
するための重要な処理である。この前処理の中で、PS
Wレジスタの更新も行っており、通常は、SDBTのE
ITハンドラのプログラムはブレイクをかけないで実行
させたいので、前処理の中でSSビットの0クリアを行
っている。
【0031】前処理が終わるとEITハンドラの実行に
移り、SDBTの対象となった命令実行後のレジスタの
内容やメモリに対する書き込み/読み出しなどの結果を
知るためのプログラムを実行する。EITハンドラの実
行が終わり復帰するところでリターン命令(REIT)
を実行するが、SDBTのEITハンドラから復帰する
ときに限り専用のリターン命令(RETS)を実行させ
る。
【0032】この命令は、REIT命令とRETS命令
をデコードした結果違う点は割込みを無視する/しない
の違いしかなく、SDBT発生前の状態に復帰させる動
作上は、普通のリターン命令(REIT)と全く同じ動
作をする。プロセッサの多くはマイクロプログラムで命
令をデコードし実行しているので、このマイクロプログ
ラムにより次の命令に進む指示を出すステップで割込み
を無視する指示(図4のINTCHK信号に相当する)
を出すだけでよい。よって、図3に示すPSWレジスタ
のSSビットがSDBT発生前の状態に戻ったとしても
INTCHK信号とのAND(論理積)ロジックにより
SDBTが発生するようになっているので、図4に示す
ように、RETS命令による復帰ではINTCHK信号
がアクティブ(正論理)にならないのでSDBTが発生
することはない。
【0033】従来技術のように、MDBレジスタのよう
な影的なレジスタをもちながらの実現とは遥かに違い、
簡素なハードウェア構成で大きな問題である、1命令に
対して1回のSDBTの発生を解決しており、これによ
り、簡単に次の命令に進むことができる。
【0034】次に、多重にEITが発生した場合につい
て、図5及び図6を参照して説明をする。
【0035】図5は多重EIT発生の一実施例を示す図
であり、図6はステップ実行ブレイクの概念を示す図で
ある。
【0036】ステップ実行ブレイクの概念として、ステ
ップ実行ブレイクの対象となった命令を実行中に発生し
たEITは、その命令に付随しているものと考えるべき
である。すなわち、そういったEITの処理等が全て終
了し、他にEITが発生していなければ、SDBTの発
生による処理に入ればよい。言い替えれば、SDBTは
次の命令に移る直前に実行するのが望ましく、SDBT
のEITハンドラからの復帰の際に新たにEITが発生
したとしても、それは次の命令の実行に対して発生した
と考えるべきである。
【0037】例としてSWIとSDBTが発生した場合
について説明すると、本発明では命令完了型の割込みの
検出は、1回の割込み検出(INTCHK)で1回の割
込み処理しか行わないので、検出時点で優先度の高いE
ITから受け付けていき、処理を進めていく。そして、
EITハンドラからの復帰後、SDBTより優先度の高
いEITが発生していれば、また新たなEITのEIT
ハンドラに移行し実行をする。
【0038】一方、EITハンドラから復帰後、他のE
ITが発生していなければSDBTのEITハンドラの
実行をする。すなわち、図5に示すように本発明のSD
BTの優先度を低くすることでSWIのEIT前処理→
EITハンドラの実行→EITハンドラからの復帰と処
理され、EITハンドラから復帰した時点で、他に割込
みが発生していなければSDBTの前処理→EITハン
ドラの実行→EITハンドラから復帰していく。SDB
Tからの復帰時にはRETS命令を使用するので、1命
令が実行しない限りは割込みを受け付けないので必然と
次の命令の実行を開始する。
【0039】次に、デバッグモード時で命令実行中に外
部から割込み要求が発生した場合について、優先順位が
逆転したらどうなるかを図7の実行フローを参照して説
明をする。
【0040】その前に、ここで使う外部から割込み要求
とはタイマー/カウンタ等による割込みで命令完了型の
割込みと考えて良い。以後、外部から割込み要求はIN
Tと表現する。INTとステップ実行ブレイクの優先順
位が以下の場合についての実行フローは図7に示すよう
になり、INT<ステップ実行ブレイク(優先順位が高
い)となる。
【0041】命令実行中に発生したINT,ステップ実
行ブレイクは、命令完了型の割込みであることから、命
令の実行の切れ目切れ目で検出を行う。複数の割込みの
要求があった場合、その中で最も優先順位の高い割込み
に対してのみ応答をするので、今回は上記に示す2つの
割込み以外は存在しなかったとする。2つの割込みの優
先順位は前述したようにステップ実行ブレイクの方が優
先順位が高いのでステップ実行ブレイクを受け付けるこ
とになる。受け付けられたステップ実行ブレイクの前処
理を行い、EITハンドラの実行に移り、終了後割込み
発生前に復帰する。
【0042】ここで問題となるのが、本発明ではステッ
プ実行ブレイクからの復帰命令はRETS命令を使うこ
とになっているので、この命令で復帰するといかなる場
合においても必ず1命令実行してから割込み検出(IN
TCHK)となる。このため、INTに対しての割込み
処理は、デバッグモードを抜けない限り永遠に受け付け
られなくなる。しかしながら、通常のREIT命令で復
帰するとステップ実行ブレイクを1度実行したことを覚
えていないと再度ステップ実行ブレイクが発生すること
になり、やはりINTに対しての割込み処理は実行され
ない。再度ステップ実行ブレイクをさせないためには、
ステップ実行ブレイクが1度発生したことを記憶する回
路が必要となる。ということは、各種割込みの優先順位
を決める上でステップ実行ブレイクの優先順位は低くす
るのが絶対条件として必要となり、そうすることで必要
最小限の回路構成で余分な回路の削除につながる。
【0043】以上、本発明の一実施例について説明をし
てきたが、本発明によりステップ実行の概念を満足し、
システムコールが発生したとしてもSDBTの優先度を
低くすることで望まれる処理順序が実現できる。また、
SDBTの発生の前に、EITが多重に発生したとして
も、図3に示すような簡単な回路で1命令に対して必ず
SDBTが1回発生し、決してSDBTの発生が抜ける
ことがないのは言うまでもない。
【0044】このように、上記実施例にあっては、プロ
グラム開発に有効なデバッグ機能を備えたマイクロプロ
セッサを提供することによりプログラムの開発効率の向
上につながり、また従来技術よりハードウェアの面で不
要なレジスタの削除によるチップ面積の縮小化、コスト
の低減、それだけでなく従来技術と比べて内部の制御が
著しく容易にできるようになる。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、復帰後に次の1命令を実行した後割り込みを受け付
けるという専用の復帰命令の実行によって、シングルス
テップの割り込み処理後にデバッグ対象プログラムに戻
るようにしたので、1命令に対して確実に1回だけのシ
ングルステップ割込みを発生させることができる。この
結果、シングルステップ割り込みのデバッグ機能を、小
型な構成かつ簡単な制御によって実現することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のSDBT発生から復帰まで
の動作フローを示す図である。
【図2】本発明の一実施例のプロセッサステータスワー
ド(PSW)の構成図である。
【図3】本発明の一実施例のSDBT発生のハードウェ
アを示す図である。
【図4】本発明の一実施例のSDBT発生のタイミング
チャートを示す図である。
【図5】本発明の一実施例の多重EIT発生の実行例を
示す図である。
【図6】本発明の一実施例のステップ実行ブレイクの概
念図である。
【図7】本発明の一実施例のステップ実行ブレイクの優
先順位を高くした場合の実行フローを示す図である。
【図8】従来例のプロセッサステータスワード(PS
W)の構成図である。
【図9】従来例のデバッグ制御(DBC)の構成図であ
る。
【図10】従来例のデバッグステータス(DBS)の構
成図である。
【図11】従来例の実行ステップカウンタ(EXS)の
構成図である。
【図12】従来のSDBT発生のハードウェアを示す図
である。
【図13】従来のSDBT発生のタイミングチャートを
示す図である。
【図14】従来のSDBT発生から復帰までの動作フロ
ーを示す図である。
【図15】従来の多重EIT発生の実行例を示す図であ
る。
【図16】従来の多重EIT発生時にEITをマスクし
た場合の実行例を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 復帰後に次の1命令を実行した後割り込
    みを受け付けるという復帰命令を有し、 デバッグ対象プログラムの1命令実行後にブレイクによ
    る割り込みが発生し、発生した割り込みの処理が終了し
    た後、前記復帰命令の実行により割り込み発生前の状態
    に復帰するステップ実行ブレイクのデバッグ機能を有す
    ることを特徴とするマイクロプロセッサ。
  2. 【請求項2】 前記割り込みは、割り込み優先順位が最
    も低く設定され、多重に割り込みが発生した場合でも前
    記割り込み以外の割り込み要求に対する処理が終了した
    後に前記割り込み処理を行うことを特徴とする請求項1
    記載のマイクロプロセッサ。
JP5229228A 1993-09-14 1993-09-14 マイクロプロセッサ Pending JPH0784826A (ja)

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JP5229228A JPH0784826A (ja) 1993-09-14 1993-09-14 マイクロプロセッサ

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