JPH0863368A - エミュレータおよびマイクロコンピュータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速なマイクロコンピュータのリアルタイム
エミュレーション、リアルタイムトレースを、エミュレ
ータ側の信号はユーザシステムの動作に不要な構成とす
ることで高速化対応を可能とするエミュレータを提供す
る。 【構成】 ＭＣＵ５が実装されるユーザシステム１と、
ＭＣＵ５の外部バス信号をサンプリングするサンプリン
グボード２と、ＭＣＵ５の命令実行をシミュレーション
するホストシステム３などから構成されるエミュレータ
であって、このＭＣＵ５には実行制御を行うデバッグ用
プログラムを格納するＲＯＭ８が含まれ、またホストシ
ステム３には、ＭＣＵのシミュレータソフト１２、ユー
ザが開発したユーザプログラム１３と合成回路１４が備
えられ、シミュレータソフト１２およびユーザプログラ
ム１３と照らし合わせる形でＭＣＵ５のプログラム実行
状態、レジスタ、内部メモリ内のデータが再現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロコンピュータ
開発装置に関し、たとえばマイクロコンピュータシステ
ム、産業機器、家庭用電気製品などの製品開発に利用で
き、特に高速化対応のマイクロコンピュータのリアルタ
イムエミュレーションとリアルタイムトレースとの実現
が可能なエミュレータおよびマイクロコンピュータに適
用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、マイクロコンピュータ開発装
置において、このマイクロコンピュータ内のプログラム
の実行結果を検証するためには、マイクロコンピュータ
と同等の機能を持ち、かつ内部ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどにア
クセスする際の内部バス状態を外部から確認できるエミ
ュレータが一般的に用いられている。

【０００３】このエミュレータは、ユーザが開発しよう
とするシステムにマイクロコンピュータの代替品として
接続され、演算・周辺回路へのアクセスなどを行い、そ
の実行結果をトレースメモリに保存しておくことでユー
ザのデバッグをサポートするものである。

【０００４】なお、このようなエミュレータに関する技
術としては、たとえば社団法人電子通信学会編、昭和５
９年１１月３０日発行の「ＬＳＩハンドブック」Ｐ５５
９〜Ｐ５６５などに記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
なエミュレータにおいては、マイクロコンピュータシス
テムに接続され、情報を取得し、かつ演算結果などを出
力することで周辺回路を動作させているので、エミュレ
ータ自体の演算性能、各接続部の伝播遅延などが高速化
のネックとなっており、たとえばスピードが追いつかず
に周辺回路が誤動作するなどの問題が生じている。

【０００６】また、マイクロコンピュータの内部動作を
ソフトウェアで再現するシミュレータソフトは、実際に
ユーザが開発したシステムを制御することができないた
めに、プログラムのデバッグのみしか行えず、また非同
期で発生する割り込みに対する動作が確認できないなど
の欠点がある。

【０００７】さらに、逆アセンブル機能を持つロジック
アナライザなども存在するが、これはマイクロコンピュ
ータのデータバス、アドレスバスの状態からマイクロコ
ンピュータがフェッチしたオペコード、オペランドを表
示するもので、マイクロコンピュータ内部のＲＡＭ、レ
ジスタの動作までは再現できない。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上記理由により
今後対応が困難と思われる高速なマイクロコンピュータ
のリアルタイムエミュレーション、リアルタイムトレー
スを、エミュレーションはユーザシステム上のマイクロ
コンピュータが行い、トレースデータは外部のシミュレ
ーション手段で作成することで高速化対応を可能とする
ことができるエミュレータおよびマイクロコンピュータ
を提供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１１】すなわち、本発明のエミュレータは、高速
なマイクロコンピュータのリアルタイムエミュレーショ
ンとリアルタイムトレースとを実現するものであり、ユ
ーザシステム上のマイクロコンピュータと、このマイク
ロコンピュータの外部バス信号をサンプリングする手段
と、マイクロコンピュータの命令実行をシミュレーショ
ンする手段とから構成し、エミュレーションにはユーザ
システム外とのデータ転送を不要とするものである。

【００１２】この場合に、ターゲットマイクロコンピュ
ータのプログラムの実行／停止を制御するデバッグ支援
プログラムを、マイクロコンピュータに内蔵するか、も
しくはユーザシステム上に構築するようにしたものであ
る。

【００１３】また、ターゲットマイクロコンピュータの
シミュレーションする手段を、ホストシステムとソフト
ウェアとの組み合わせ、もしくはハードウェアにより構
築するようにしたものである。

【００１４】特に、デバッグ対象となるプログラムをユ
ーザシステム上に構築し、マイクロコンピュータおよび
ユーザシステムを動作させ、かつこのプログラムをシミ
ュレーションする手段上にも存在させ、シミュレーショ
ン用のソフトウェア／ハードウェアを動作させるように
したものである。

【００１５】また、本発明のマイクロコンピュータは、
高速なマイクロコンピュータのリアルタイムエミュレー
ションとリアルタイムトレースとを実現する場合に適用
されるものであり、効率のよいデバッグを行うために、
プログラムの実行／停止を制御するデバッグ支援機能を
内蔵するものである。

【００１６】

【作用】前記したエミュレータによれば、マイクロコン
ピュータ、サンプリングする手段およびシミュレーショ
ンする手段から構成され、たとえばトレース専用に内部
バス信号は出力しないマイクロコンピュータと、デバッ
グ支援プログラム（プログラムの実行／停止機能）をマ
イクロコンピュータ内のＲＯＭに内蔵し、ワークステー
ションなどのホストシステム、およびデータ取得用のサ
ンプリングボードでエミュレータを構成することによっ
て可能となる。

【００１７】このエミュレータによるトレース情報は、
マイクロコンピュータに入力された信号データと、ホス
トシステム上のユーザプログラムをシミュレータソフト
でシミュレーションしたデータをもとに合成して作成す
ることができる。

【００１８】また、このデータはマイクロコンピュータ
の全端子に入力される信号を取得するのみで、エミュレ
ータ側からユーザシステムに信号を出力することはない
ために、サンプリングボードとの接続遅延、ワークステ
ーション上のタイミング制約を受けることなく、トレー
ス情報を作成することができる。

【００１９】従って、このエミュレータにおいては、内
部バス信号を出力しないマイクロコンピュータを用いる
ために、マイクロコンピュータとフットパターンが異な
る評価チップなどの特殊なハードウェアをユーザのシス
テムに実装する必要がなくなる。

【００２０】さらに、エミュレータ側からの信号は、ユ
ーザシステムのマイクロコンピュータの動作に必要では
ないので（ただし、デバッグ用プログラムを制御するた
めにはホストシステムからユーザシステムへの制御信号
が必要である）、マイクロコンピュータの動作速度に関
わらずにトレース情報の取得が実現できる。

【００２１】これにより、従来のようなエミュレータ自
体の演算性能、各接続部の伝播遅延などによる影響がな
く、マイクロコンピュータのリアルタイムトレースの実
現を、ユーザシステム側からエミュレータ側への一方向
のみのデータ転送とすることで、高速化への対応を容易
に可能とすることができる。

【００２２】また、マイクロコンピュータ自体にデバッ
グ支援機能を内蔵することによって、ユーザは任意の場
所からプログラムの実行／停止を行うことができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２４】図１は本発明の一実施例であるエミュレー
タを示す機能ブロック図である。

【００２５】まず、図１により本実施例のエミュレータ
の構成を説明する。

【００２６】本実施例のエミュレータは、たとえばユー
ザが開発しようとするシステム上に実装されたマイクロ
コンピュータに適用され、マイクロコンピュータが実装
されるユーザシステム１と、マイクロコンピュータの外
部バス信号をサンプリングするサンプリングボード（サ
ンプリングする手段）２と、マイクロコンピュータの命
令実行をシミュレーションするホストシステム（シミュ
レーションする手段）３と、デバッグプログラム制御用
のターミナル４とから構成されている。

【００２７】ユーザシステム１は、アドレスバス、デー
タバス、各種ストローブ信号などの各種コントロールバ
スにより接続されるＭＣＵ（マイクロコンピュータ）５
と周辺回路６を備え、このユーザシステム１上に実装さ
れたＭＣＵ５には、内部に通常のＣＰＵ７および実行制
御を行うデバッグ用プログラムを格納するＲＯＭ８、さ
らにデータなどを格納するＲＡＭ９などが含まれてい
る。

【００２８】このＭＣＵ５は、トレース専用に内部バス
信号を出力せず、トレース情報出力用の専用端子が不要
で、通常のＣＰＵ７と同じ外形、端子配置を持つことが
可能となっている。このＭＣＵ５により、たとえば内蔵
するＲＯＭ８もしくはユーザシステム１上に存在するユ
ーザが開発したプログラムが実行され、ユーザシステム
１が制御されるようになっている。

【００２９】サンプリングボード２は、メモリ１０およ
びタイミング発生器１１を備え、ＭＣＵ５の端子に接続
されているアドレスバス、データバス、各種コントロー
ルバスの信号が、タイミング発生器１１のタイミングに
従って自身に搭載されるメモリ１０に一時的に格納さ
れ、このサンプリングボード２内に取得されたバス情報
のデータは伝送経路を通じてホストシステム３に転送さ
れる。

【００３０】ホストシステム３は、内部の記憶装置に格
納されているＭＣＵのシミュレータソフト１２、および
ユーザが開発したユーザプログラム１３と合成回路１４
を備え、合成回路１４において、シミュレータソフト１
２およびユーザプログラム１３と照らし合わせる形でソ
フト的にＭＣＵ５のプログラム実行状態、レジスタ、内
部メモリ内のデータが再現され、この結果がトレース情
報としてホストシステム３から出力される。

【００３１】ターミナル４は、ＭＣＵ５内のデバッグプ
ログラムを制御し、ユーザが任意にプログラムの実行／
停止を指定できるものであり、このターミナル４はトレ
ース情報作成用のホストシステム３と同一であっても構
わず、またユーザシステム１上にデバッグ用プログラム
を置かない場合には本ターミナル４は不要となる。

【００３２】次に、本実施例の作用について、実際にＭ
ＣＵ５のリアルタイムエミュレーションとリアルタイム
トレースを実現する場合を説明する。

【００３３】まず、ユーザシステム１において、ＭＣＵ
５によりユーザが開発したプログラムを実行してユーザ
システム１を制御する。このプログラムの実行状態にお
いて、サンプリングボード２では、アドレスバス、デー
タバス、各種コントロールバスの信号を、タイミング発
生器１１によって生成されたタイミングに従い、メモリ
１０に一時的に格納する。そして、サンプリングボード
２内に取得され、メモリ１０に格納されたバス情報のデ
ータをホストシステム３に転送する。

【００３４】さらに、ホストシステム３において、ＭＣ
Ｕ５のシミュレータソフト１２およびユーザが開発した
ユーザプログラム１３と照らし合わせる形でＭＣＵ５の
プログラム実行状態、レジスタ、内部メモリ内のデータ
を再現する。そして、この結果をトレース情報としてホ
ストシステム３から出力する。

【００３５】これにより、エミュレータによるトレース
情報を、ＭＣＵ５に入力されたデータと、ホストシステ
ム３上のユーザプログラム１３をシミュレータソフト１
２でシミュレーションしたデータをもとに合成して生成
することができる。

【００３６】このトレース情報のデータは、ＭＣＵ５に
入力される信号を取得するのみで、またユーザシステム
上のプログラム実行においてエミュレータ側からユーザ
システム１に信号を出力することはないために、サンプ
リングボード２との接続ケーブルにおける遅延、ホスト
システム３上の回路動作スペックなどにタイミングの制
約を受けることがない。

【００３７】従って、本実施例のエミュレータによれ
ば、ユーザシステム１上に実装されるＭＣＵ５の外部バ
ス信号をサンプリングするサンプリングボード２、ＭＣ
Ｕ５の命令実行をシミュレーションするホストシステム
３などから構成され、内部バス信号を出力しないＭＣＵ
５を用いることにより、評価チップなどの特殊なハード
ウェアをユーザシステム１に実装する必要がなく、また
エミュレータ側からの信号はＭＣＵ５の動作に必要ない
ので、高速化対応のＭＣＵ５の動作速度に関わらずにト
レース情報を取得することができる。

【００３８】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３９】たとえば、本実施例のエミュレータについ
ては、ホストシステム３の内部の記憶装置にＭＣＵ５の
シミュレータソフト１２が格納される場合について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、シミュレータソフトウェアの部分をハードウェアに
よって構成する場合についても適用可能である。

【００４０】この場合でも、各バスのデータはサンプリ
ングボードに取得され、それを用いて後からシミュレー
ション用ハードウェア上でトレース情報を作成するの
で、シミュレーション用ハードウェア自体は実際のＭＣ
Ｕのように高速動作をする必要がないという利点があ
る。

【００４１】また、本実施例におけるＭＣＵ５は、デバ
ッグ用プログラムを内蔵し、ユーザの指定に応じてプロ
グラムの実行／停止を制御できるものを想定している
が、このデバッグプログラムを内蔵しない通常のＭＣＵ
を搭載したユーザシステムにおいても、同様の方法でト
レース情報を作成することが可能である。

【００４２】すなわち、プログラム実行制御（実行／停
止）は不可能となるが、最終形態のユーザシステムか
ら、単にＭＣＵの全信号をサンプリングボードに入力す
るだけでトレースが行え、この場合も逆アセンブル機能
付きのロジックアナライザとは異なり、ターゲットＭＣ
Ｕのシミュレーションソフトウェアおよびユーザプログ
ラムとの照合を行うので、ＭＣＵの内部動作まで完全に
再現できる。

【００４３】さらに、プログラムの実行／停止を制御す
るデバッグ支援機能をＭＣＵ自体に内蔵することによっ
ても、前記実施例と同様にＭＣＵのリアルタイムエミュ
レーション、リアルタイムトレースにおける高速化への
対応を容易に可能とすることができる。

【００４４】以上のようなエミュレータは、マイクロコ
ンピュータシステム、産業機器、家庭用電気製品などの
製品開発に利用でき、これらの製品開発の中心となる高
速化対応のマイクロコンピュータのリアルタイムエミュ
レーションとリアルタイムトレースの実現を本実施例の
エミュレータの使用によって容易に可能とすることがで
きる。

【００４５】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００４６】(1).マイクロコンピュータにおける外部バ
ス信号をサンプリングする手段、命令実行をシミュレー
ションする手段から構成し、プログラムの実行／停止を
制御するデバッグ支援プログラムをマイクロコンピュー
タもしくはユーザシステム上に構築し、シミュレーショ
ンする手段をホストシステムとソフトウェアとの組み合
わせもしくはハードウェアによって構築することによ
り、リアルタイムエミュレーションにおいてはエミュレ
ータ側とのデータ転送を必要とせず、リアルタイムトレ
ースにおけるデータの転送方向を、マイクロコンピュー
タからサンプリングする手段、シミュレーションする手
段への一方向のみとすることができるので、エミュレー
タ側からの信号がマイクロコンピュータのエミュレーシ
ョン動作に必要ないため、マイクロコンピュータの動作
速度に関わらずにトレース情報の取得が可能となる。

【００４７】(2).前記(1) において、ユーザシステム上
のデバッグ対象となるプログラムでマイクロコンピュー
タおよびユーザシステムを動作させ、かつシミュレーシ
ョンする手段上のデバッグ対象となるプログラムでシミ
ュレーション用のソフトウェア／ハードウェアを動作さ
せることにより、エミュレータによるトレース情報を、
マイクロコンピュータに入力された信号データと、ホス
トシステム上のユーザプログラムをシミュレータソフト
でシミュレーションしたデータをもとに合成して作成す
ることができるので、エミュレータ自体の演算性能、各
接続部の伝播遅延などによる制約を受けることなく、ト
レース情報を作成することが可能となる。

【００４８】(3).前記(1) において、内部バス信号を出
力しないマイクロコンピュータを用いることにより、マ
イクロコンピュータとフットパターンが異なる評価チッ
プなどの特殊なハードウェアをユーザシステムに実装す
る必要がなくなる。

【００４９】(4).マイクロコンピュータ自体にデバッグ
支援機能を内蔵することにより、プログラムの実行／停
止の制御が可能となる。

【００５０】(5).前記(1) 〜(4) により、高速なマイク
ロコンピュータのリアルタイムエミュレーション、リア
ルタイムトレースにおいて、ユーザシステム側からエミ
ュレータ側への一方向のみのデータ転送とすることで、
容易にエミュレータの高速なマイクロコンピュータへの
対応が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるエミュレータを示す機
能ブロック図である。

【符号の説明】

１ ユーザシステム ２ サンプリングボード（サンプリングする手段） ３ ホストシステム（シミュレーションする手段） ４ ターミナル ５ ＭＣＵ（マイクロコンピュータ） ６ 周辺回路 ７ ＣＰＵ ８ ＲＯＭ ９ ＲＡＭ １０ メモリ １１ タイミング発生器 １２ シミュレータソフト １３ ユーザプログラム １４ 合成回路

フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 正樹 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 佐野 亮一 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高速なマイクロコンピュータのリアルタ
   イムエミュレーションとリアルタイムトレースとを実現
   するエミュレータであって、ユーザシステム上のマイク
   ロコンピュータと、このマイクロコンピュータに接続さ
   れ、前記マイクロコンピュータの外部バス信号をサンプ
   リングする手段と、このサンプリングする手段に接続さ
   れ、前記マイクロコンピュータの命令実行をシミュレー
   ションする手段とから構成されることを特徴とするエミ
   ュレータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエミュレータであって、
   ターゲットマイクロコンピュータのプログラムの実行／
   停止を制御するデバッグ支援プログラムが、前記マイク
   ロコンピュータに内蔵されるか、もしくは前記ユーザシ
   ステム上に構築されることを特徴とするエミュレータ。
3. 【請求項３】 請求項１記載のエミュレータであって、
   ターゲットマイクロコンピュータのシミュレーションす
   る手段が、ホストシステムとソフトウェアとの組み合わ
   せ、もしくはハードウェアにより構築されることを特徴
   とするエミュレータ。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載のエミュレー
   タであって、デバッグ対象となるプログラムが前記ユー
   ザシステム上に構築され、前記デバッグ対象となるプロ
   グラムを前記マイクロコンピュータおよび前記ユーザシ
   ステム上で動作させ、かつ前記デバッグ対象となるプロ
   グラムが前記シミュレーションする手段上にも存在さ
   れ、前記デバッグ対象となるプログラムをシミュレーシ
   ョン用のソフトウェア／ハードウェアで動作させること
   を特徴とするエミュレータ。
5. 【請求項５】 高速なマイクロコンピュータのリアルタ
   イムエミュレーションとリアルタイムトレースとを実現
   するために、プログラムの実行／停止を制御するデバッ
   グ支援機能が内蔵されていることを特徴とするマイクロ
   コンピュータ。