JPH09503084A - 実行中のリアルタイムシステムにおけるエラー分析用トレーサシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 トレーサシステムは、検査すべきリアルタイムシステムのリアルタイム特性をできるかぎり損なわないようにすべきである。この目的を達成するため、本発明によるトレーサシステムは、トレースプロセス（ＴＶ）中に求められたデータをバッファメモリに格納させるトレースルーチンを生成する手段（ＧＥＮ）を有しており、これにより個々のトレースルーチンの実行後、有効なオペレーションをただちに継続させることができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】 実行中のリアルタイムシステムにおけるエラー分析用トレーサシステム いっそう複雑になりつつあるリアルタイムシステム（たとえば交換システム） の発展にしたがって、それ相応の検査やエラー分析を可能にしたいという要求が 高まってきている。このためすでに多くのエラー分析システムが存在しており、 それらのシステムによりこの種の複雑なシステムにおけるエラーの特定が簡単に なり、それらを用いることで広範囲のエラー分析を実施して記録することができ る。このような検査およびエラー分析システムの実例として、いわゆるトレーサ システムが挙げられる。 この種のトレーサシステムを、専用の接続ユニットを介してリアルタイムシス テムの検査すべきユニットと接続することが知られている。その際、検査すべき ユニットで実行されるプロセスは、この専用の接続ユニットを介してトレーサシ ステムへ導かれ、そこにおいて記録され評価される。このトレーサシステムを接 続する際、検査すべきリアルタイムシステムを、ないしは少なくともそのリアル タイムシステムにおいてそれぞれ検査すべきユニットを遮断しなければならない 。しかしこれは多くのリアルタイムシステム（殊に交 換システム）において、いかなる状況においても避けなければならないことであ る。その理由は、殊に交換システムに対しては障害許容力に関して極端に高度な 要求が課されているからである。 したがって本発明の課題は、リアルタイムシステムのオペレーション実行中、 リアルタイムシステムの有効オペレーションが著しく制約されることなくエラー 分析を実行できるようにしたトレーサシステムを提供することにある。 この課題は、請求項１に記載の特徴により解決される。 トレースプロセス中に求められたデータをバッファメモリに格納させる本発明 によるトレースルーチンの生成により、個々のトレースポイントにおいて気がつ くほどの中断がトレースプロセスによって生じることなく、有効オペレーション を継続させることができる° 請求項２には本発明の別の実施形態が示されている。この実施形態によれば、 トレースポイント後のスタートがダイナミックに最適化される。 請求項３には本発明のさらに別の実施形態が示されている。この実施形態によ れば、トレースポイントに関して必要な管理データを迅速に見つけられるように なる。 さらに請求項４には本発明の別の実施形態が示され ている。本発明のこの実施形態によれば、トレーサシステムによりリアルタイム システムの有効オペレーションが許容できないほど損なわれてしまうのが防止さ れる。 次に、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。 第１図は、本発明によるトレーサシステムの個々のソフトウェア手段に基づく 本発明によるトレースプロセスのオペレーションシーケンスを示す図である。 第２図は、本発明によるトレーサシステムの起動手段の動作を示す図である。 第３図は、本発明によるトレーサシステムの監視手段の動作を示す図である。 第４図は、トレースプロセスのオペレーションシーケンスを制御するエグゼク テイブ手段の動作を示す図である。 本発明によるトレーサシステムの基本方式は以下のとおりである。すなわち一 方では、慣用のデバッガのようにリルーテイング命令（プローブ）がプログラム メモリに取り込まれる（つまりオリジナルプログラムは所期のポイントで専用の マシン命令によりオーバライトされる）かまたは、監視すべきメモリ領域を定め るために特別なハードウェアレジスタが書き込まれるが、他方、この休止ポイン トに達しても、データを送出したり別のコマンドを待つためにリアルタイムシス テムが停止されることはない。その代わりにオペレータはすでにトレースプロセ ス起動前に、休止ポイントでオペレータにとってどのデータが重要であるかを決 定する必要がある。この場合、それらのデータはトレースプロセス中に専用のデ ータメモリ（トレースバッファメモリ）へコピーされ、後で読み出すことができ る。本発明によるトレーサシステムの場合、休止ポイントでは停止されないため 、以下ではそれらの休止ポイントのことをトレースポイントと称する。 ハードウェアで実現されるトレーサシステムに対し、本発明によるトレーサシ ステムはソフトウェアシステムとしてリアルタイムシステム内に設けられており 、これは管理コマンドにより起動できる。 第１図には、本発明によるトレーサシステムにおける個々のソフトウェア手段 に基づく本発明によるトレース方式のオペレーションシーケンスが示されている 。 第１のステップにおいて、入力手段ＥＩＮはトレーサシステムのオペレータか ら個々のトレースポイントに対する定義を受け取る。その際、トレースポイント として（プローブでオリジナル命令と入れ換えられた）プログラムメモリのアド レスが定められるかまたは、専用のハードウェアレジスタの書き込みによりトレ ーサシステムによって監視すべきメモリ領域が定められる。さらにその際、個々 のトレースポイントに達し たときにいずれのデータをコピーすべきかが決められる。また、トレースポイン トに達したときにそのつど実行すべき特別な機能が決められる。この特別な機能 としてたとえば、トレースポイントに達したときに満たされなければならない付 加的な条件（たとえばストップ条件または別のツールのためのイベント、ツール の実例としてはオペレーションシステムコールを記録するオペレーションシステ ムトレーサや交換技術的ソフトウェア内でのメッセージの流れを記録するコール トレーサのようなその他の専用トレーサ）を挙げることができる。 次に、第１のステップにおいてオペレータにより定められた定義は最終的に所 定の名前といっしょにまとめられ、その名前によってトレーサシステムにおける データメモリセグメント中のトレースバッファメモリに一時記憶される。 第１のステップでなされるすべての入力はシンボリックに行うことができ、つ まりソースコードと類似のシンタクスで行うことができる。 第２のステップにおいて、第１のステップでの定義に基づき生成手段ＧＥＮに より専用のプログラムセグメントが生成されてプログラムメモリに格納され、対 応するトレースポイントのところで後で呼び出される。以下では、これらのプロ グラムセグメントを”トレースルーチン”と称する。このようなトレースルーチ ンを生成するために、本発明によるトレーサシステムは小規模なコンパイラを有 している。 トレースルーチンは、コンパイラによりそれが生成された後にプログラムメモ リに格納され、これによりトレースポイントに達したときにただちにトレースル ーチンを呼び出すことができる。この場合、トレースルーチンはそれ自体ですべ てのトレース機能を実施し、ないしはイベントを発生する。その後、検査された プログラムをあとで説明するコードシミュレーションを用いて継続させることが できる。 第３のステップにおいて、起動手段ＡＫＴを用いてオペレータは本来のトレー スプロセスを起動させる。第２図には起動手段ＡＫＴの動作が示されている。 起動を行うため起動手段によってまずはじめに、トレースポイントアドレスＡ ＤＰにあるオリジナル命令がトレーサシステムのトレースバッファメモリに格納 され、次に、トレースポイントに対するプローブがコードに取り込まれ、ないし はマイクロプロセッサの専用のデバッグレジスタが起動される。トレースプロセ スをタイマまたはその他のイベントにより起動させることもできる。トレースプ ロセスＴＶは次のように構成されている。すなわち、検査すべきプログラムをそ のつど所定のトレースポイントまで実行し、次にそのトレースポイントにおいて そのポイントのために生成されたトレースルーチンが実行されて、検査すべきプ ログラムの実行が継続される。 上記の起動手段は、トレースプロセスを起動するための手段のほかにオペレー タによりトレースプロセスの機能を停止させる手段も有している。この場合、オ ペレータによる機能停止と、ストップ条件や別のツールのためのイベントによる 機能停止とを区別する必要がある（第１図の分岐ブロック”ストップ？”参照） 。 第４のステップにおいて、トレースプロセスの機能停止後、オペレータはトレ ースプロセスにより収集されたデータを出力手段ＡＵＳから別個に要求すること ができる。このような要求に基づき、要求されたデータはトレースバッファメモ リから読み出され、トレースポイントの定義にしたがってシンボリックに出力さ れる。 トレースプロセス中、システムは最小限にしかダイナミックに影響を受けない 。それというのは、トレースルーチンの呼び出しはダイナミックに最適化される からであり、さらに本発明によるシステムは、検査されたプログラムをできるだ け早く再び継続させるためにマイクロプロセッサのあらゆる可能性を利用してい るからである。 入／出力手段を介したシンボリックな入／出力は、コンパイラにより生成され るシンボルテーブルのアクセスにより実現されている。 トレースポイントのためのプローブを取り込む場合、起動手段ＡＫＴは検査さ れるプログラムのマシンコードを変更する必要があり、このことはトラップまた はインタラプト命令を用いてオリジナル命令を個々のトレースポイントの相応の プローブでオーバライトすることにより行われる。この場合、検査すべきプログ ラムのオペレーションシーケンス中にトレースポイントに達すると、プロセッサ はまずはじめにトレーサシステムへの分岐を行う。そしてこれにより対応するト レースルーチンがサーチされて、そのルーチンが実行される。その後、コードシ ミュレーションのための小規模なプログラムにより、検査すべきプログラムがた だちに継続され、しかもオーバライトされたオリジナル命令でそのプログラムが 継続されるようになる。 検査されるプログラムの従来どおりの継続を実現するため、これまでのトレー サシステムであると（あらゆる慣用のデバッガが行うように）まずはじめに、ト レースポイントプローブにより変更されたオリジナルコードをリストアし、オー バライトされたオリジナル命令を実行し、さらにプローブを再び取り込むために トレーサシステムの起動手段への分岐を行わなければならず、その後ではじめて 、検査されるプログラムをプローブ以降で継続させることができる。 本発明によるトレーサシステムの実施例で用いられ以下ではコードシミュレー ションと称する実現手法に よれば、対応の書き込み保護処理とキャッシュ処理ならびに第２のプログラム割 り込み（起動手段への新たな分岐）を伴うプログラムメモリにおける両方の書き 込みプロセス（オリジナルコードのリストア、プローブの新たな取り込み）が回 避され、その結果、著しく時間が節約される。 本発明によるコードシミュレーションは以下のように構成されている。すなわ ち、オリジナル命令の格納後すでに、起動手段は本発明による継続手段（これは 起動手段に含まれている）を用いることで小規模なプログラム（付加コード）を 生成する（第２図参照）。このプログラムは上記のオリジナル命令のシミュレー ションに用いられ、これには検査されるプログラムへの復帰アドレスもいっしよ に含まれており、このプログラムはトレースルーチン完了後にスタートする（第 ４図参照）。 コードシミュレーションは殊に、メインメモリのアドレスないしプログラムカ ウンタの目下の値に依存する（たとえば命令”２０ｂｙｔｅリターン”のような ）ごく僅かな命令だけを認識するようなプロセッサにおいて有利である。このこ とはたとえばＲＩＳＣプロセッサの場合にあてはまる。 さらにほとんどのＲＩＳＣプロセッサの場合、トレースポイントプローブのた めに用いられるトラップ命令中にすでに、トレースポイント番号も含めてコーデ ィングして取り込むことで、時間を節約することができる。その際、このトレー スポイント番号によって、トレースルーチンないしトレースプロセスに必要なト レーサシステムの管理データのサーチが簡単になる。 実行中のリアルタイムシステム（たとえば交換システム）において使用される トレーサシステムのさらに別の重要なソフトウェア手段は、いわゆる”ダイナミ ックセルフコントロール”のための監視手段ＳＦＧである。次に、この手段につ いて第３図を参照しながら説明する。 実行中のリアルタイムシステムに対しトレーサシステムによりどの程度の負荷 が加えられているかを、つまりトレーサシステムがどれくらいの計算時間を占有 しているかを監視手段ＳＦＧが求めることで、トレーサシステムはトレースプロ セス中、自己監視（セルフコントロール）を行う。その際、トレーサシステムの 負荷が所定の負荷閾値を超えると、本発明によるトレーサシステムは監視手段に よって自動的に遮断される。 監視手段ＳＦＧは各トレースポイントにおいて、トレースプロセスのオペレー ションシーケンスを制御するエグゼクティブ手段ＡＢＬにより呼び出され、その 際に常に２つのグローバルカウンタがシフトされる。この場合、一方のカウンタ はいくつのトレースポイントに出会ったかを計数するのに対し、他方のカウンタ は収集されたデータの個数を計数する。所定の時間インターバルでこれら両方の カウンタは最大値に関してチェックされ、リセットされる。両方のカウンタに基 づき、あるいはリアルタイムシステムの過負荷防止システムＵＥＬに対するイン ターフェースを介した過負荷情報に基づき、トレースプロセスの継続によってシ ステムオペレーションが危険に晒されることになると監視手段が判定すれば、こ の監視手段は起動手段を介して自動的にすべてのトレースポイントの機能をステ ップごとに停止させるようにし、これはこのような機能停止のために１度に時間 をとりすぎるようなことなく行われる。 ダイナミックセルフコントロールのための監視手段ＳＦＧは、過負荷条件のも とでエラー分析が必要であるならば、オペレータにより遮断できる。また、この 遮断を所定の過負荷段階までに制限できる。 第４図には、トレースプロセスのオペレーションシーケンスを制御するエグゼ クティブ手段ＡＢＬの動作が示されている。このエグゼクティブ手段は各トレー スポイントにおいて呼び出され、それに応じて種々のアクションを起こさせる。 まずはじめに、エグゼクティブ手段は監視手段ＳＦＧを呼び出す。その後、この 手段はトレースポイントに対し別のオペレーションシーケンスの制御に必要な管 理データをサーチする。その後、トレースルーチンの呼び出しが行われ、このト レースルーチンによりトレースポイントにおいて望まれるデータが収集され、続 いてそれらのデータをトレースバッファメモリＺＳＰに格納させる。次に、エグ ゼクティブ手段はコードシミュレーションのためのプログラムを呼び出し、この プログラムによってその完了後、検査すべきプログラムにおいて当該のトレース ポイント以降にある次の命令へのジャンプが自動的に行われる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年８月２８日 【補正内容】 明細書 実行中のリアルタイムシステムにおけるエラー分析用トレーサシステム いっそう複雑になりつつあるリアルタイムシステム（たとえば交換システム） の発展にしたがって、それ相応の検査やエラー分析を可能にしたいという要求が 高まってきている。このためすでに多くのエラー分析システムが存在しており、 それらのシステムによりこの種の複雑なシステムにおけるエラーの特定が簡単に なり、それらを用いることで広範囲のエラー分析を実施して記録することができ る。このような検査およびエラー分析システムの実例として、いわゆるトレーサ システムが挙げられる。 この種のトレーサシステムを、専用の接続ユニットを介してリアルタイムシス テムの検査すべきユニットと接続することが知られている。その際、検査すべき ユニットで実行されるプロセスは、この専用の接続ユニットを介してトレーサシ ステムへ導かれ、そこにおいて記録され評価される。このトレーサシステムを接 続する際、検査すべきリアルタイムシステムを、ないしは少なくともそのリアル タイムシステムにおいてそれぞれ検査すべきユニットを遮断しなければならない 。しかしこれは多くのリアルタイムシステム（殊に交 換システム）において、いかなる状況においても避けなければならないことであ る。その理由は、殊に交換システムに対しては障害許容力に関して極端に高度な 要求が課されているからである。 １９７３年６月刊のIBM Technical Disclosure Bulletin，Bd．16，No.2，New York US，p．541，J.F.Grantによる”Ｎondegrading operation system hookin g”から、請求項１の上位概念に記載のトレーサシステムは公知である。 本発明の課題は、リアルタイムシステムのオペレーション実行中、リアルタイ ムシステムの有効オペレーションが著しく制約されることなくエラー分析を実行 できるようにしたトレーサシステムを提供することにある。 この課題は、請求項１に記載の特徴により解決される。 請求の範囲 １．ａ）所定のプログラムポイントいわゆるトレースポイントにおいて所定の 機能を実行させる起動手段と、 ｂ）トレースプロセスのオペレーションシーケンスを制御し、検査されるプロ グラムをトレースポイントにおける機能の実行後にただちに継続させるエグゼク ティブ手段（ＡＢＬ）とが設けられている、 実行中のリアルタイムシステムにおけるプログラムのエラー分析用トレーサシ ステムにおいて、 ｃ）トレースポイントおよびそれに対応づけられた機能の入力をリアルタイム システム実行中に可能にする入力手段（ＥＩＮ）と、 ｄ）プログラム実行中、先行して定義された機能を実行させるトレースルーチ ンの生成、ならびに該トレースルーチンにより求められるべきデータを格納する メモリ領域（ＺＳＰ）の生成を可能にする生成手段（ＧＥＮ）が設けられている ことを特徴とする、 実行中のリアルタイムシステムにおけるプログラムのエラー分析用トレーサシ ステム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イェルク ノイホフ ドイツ連邦共和国 Ｄ―81549 ミュンヘ ン シュロース―ベルク―シュトラーセ 10 (72)発明者 ハンス−イェルク ケラー ドイツ連邦共和国 Ｄ―85521 オットー ブルン アルブレヒト―デューラー―シュ トラーセ １デー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．実行中のリアルタイムシステムにおけるプログラムのエラー分析用トレー サシステムにおいて、 ａ）トレースポイントに対する定義と、個々のトレースポイントにおいて実行 すべき機能とを入力するための入力手段（ＥＩＮ）と、 ｂ）先に定義された機能を実行させるためのトレースルーチンと、該トレース ルーチンにより検出されるべきデータを格納するためのメモリ領域とを生成する 生成手段（ＧＥＮ）と、 ｃ）定義されたトレースポイントにおいてオリジナル命令の代わりにリルーテ ィング命令を取り込み、該命令により相応のトレースルーチンへのリルーティン グを行うことで、トレースプロセスを起動させる起動手段（ＡＫＴ）と、 ｄ）トレースプロセスのオペレーションシーケンスを制御し、個々のトレース ルーチンの実行後、検査されるプログラムをただちに継続させるエグゼクティブ 手段（ＡＢＬ）と、 ｅ）トレースルーチンにより求められたデータを評価のために出力する出力手 段（ＡＵＳ）とが設けられていることを特徴とする、 実行中のリアルタイムシステムにおけるプログラムのエラー分析用トレーサシ ステム。 ２．各トレースポイントごとに直前のオリジナル命令をシミュレートするプロ グラムをそのつど発生させる継続手段が設けられており、前記プログラムには検 査されるプログラムへの復帰アドレスもいっしよに含まれており、該プログラム はトレースルーチンの実行後、前記エグゼクティブ手段（ＡＢＬ）により始動さ れる、請求項１記載のトレーサシステム。 ３．前記起動手段により、取り込むべき各リルーティング命令中へトレースポ イント番号もコーディングされて入れられ、該トレース番号は、前記エグゼクテ ィブ手段により必要とされるトレースポイントの管理データに対する指標として 用いられる、請求項１または２記載のトレーサシステム。 ４．監視手段（ＳＦＧ）が設けられており、該監視手段により、 ａ）トレースプロセス中、トレーサシステムによりリアルタイムシステムに対 しどの程度負荷が加えられているかが監視され、 ｂ）トレーサシステムの負荷が所定の負荷閾値を超 えればトレースプロセスが停止される、 請求項１から３までのいずれか１項記載のトレーサシステム。