JPH1021117A - プログラム実行制御装置およびプログラム実行制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ブレークポイントにおいてプログラムの実行を
中断させる必要のあるタスクか否かを効率的に判定する
プログラム実行制御装置を提供する。 【解決手段】複数のメモリセグメントに対してタスクそ
れぞれのスタック領域を個別に配置しておき、また、メ
モリ空間に埋め込まれる中断点命令には、中断対象とな
るタスクのスタック領域のセグメントアドレス即値１２
と比較ビット数１４とを格納しておく。一方、プロセッ
サ１０では、この中断点命令を処理するときに、スタッ
クポインタレジスタ１１に保持された値と、セグメント
アドレス即値１２とを比較ビット数１４で示されたビッ
ト数分だけ比較器１３が比較し、この比較結果が一致し
たときにのみ、実行制御部１５がプログラムの実行を中
断する。これにより、プロセッサ１０内部の情報のみで
中断／続行を判定することができることになり、デバッ
グ作業の効率を向上させることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、マルチタスクプ
ログラムを実行制御するプログラム実行制御装置および
プログラム実行制御方法に係り、特にデバッグ作業に伴
なって共有ライブラリに中断点（ブレークポイント）を
設定したときに、その中断点においてプログラムの実行
を中断させる必要のあるタスクか否かを効率的に判定す
るプログラム実行制御装置およびプログラム実行制御方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プログラムをデバッグする際の基本的手
段として、実行を一時的に停止させる命令（ブレークポ
イント命令）をプログラム中に埋め込んでおき、プロセ
ッサがその命令を実行した時点でプログラムの実行を停
止させ、システムの状態を調べたうえで、再度プログラ
ムの実行を再開させるブレークポイントと呼ばれるもの
がある。

【０００３】複数のタスクによって構成されたマルチタ
スクプログラムでは、複数のタスクに共通する処理を一
つにまとめて共有ライブラリとし、個々のタスクがこの
ライブラリを呼ぶことによって、プログラムの構成を単
純化する方式がとられることが多い。このようなマルチ
タスクプログラムをデバッグする場合に、共有ライブラ
リ部分にブレークポイントを設定すると、どのタスクか
ら呼ばれた場合にもブレークポイントがかかる。マルチ
タスクプログラムをデバッグする場合には、特定のタス
クの振る舞いに着目してデバッグすることが多いが、共
有ライブラリに埋め込んだブレークポイントでは、プロ
グラムがブレークポイントで停止するごとに、共有ライ
ブラリを呼んだのがどのタスクであったかを確認するこ
とが必要となる。従来では、現在実行中であったタスク
を調べて、そのブレークポイントでブレークするように
指定されたタスクのリスト中に、実行中であったタスク
が含まれるかどうか検索して、リスト中に実行中のタス
クがあればプログラムの実行を中断させ、無かった場合
にはプログラムの実行を継続させていた。

【０００４】図１０には、従来のデバッグの動作原理を
説明するための概念図が示されている。ユーザは、デバ
ッガ６１を介して所望の箇所にブレークポイントを設定
するが、そのためにデバッガ６１は、主メモリ６４に配
置されたロードモジュール６３１に対応したソースプロ
グラム５２１をユーザに呈示する。そして、ユーザは、
この呈示されたソースプログラム５２１上の所望の箇所
をマウスなどのポインティングで指定して、ブレークポ
イントの設定を指示する。一方、この指示を受けたデバ
ッガ６１は、その指定されたソースプログラム５２１上
の箇所に対応した主メモリ６４上の箇所にブレークポイ
ント命令を埋め込むとともに、その設定内容をブレーク
ポイントテーブル６５に登録する。

【０００５】ここで、たとえばタスク（Ａ）についてブ
レークポイントを設定し、かつこのブレークポイント設
定箇所がタスク（Ｂ）と共有するライブラリ上（主メモ
リ６４上の重なり合った部分）に該当する場合を考え
る。この場合、タスク（Ａ）およびタスク（Ｂ）のいず
れを実行した場合であっても、プログラムの実行がブレ
ークポイントに達することになる。したがって、このよ
うな場合の対策として、プログラムの実行がブレークポ
イントに達したときは、一旦その実行を停止してブレー
クポイントテーブル６５を参照し、実行中のタスクに対
してこのブレークポイントが設定されているかどうか判
定する。そして、ブレークポイントが設定されていれば
その実行を中断し、一方、ブレークポイントが設定され
ていなければその実行を継続する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のデ
バッグにおいては、ブレークポイントの度にブレークポ
イント設定テーブルを参照して、実行中のタスクをその
ブレークポイントで中断すべきかどうか判定していた。

【０００７】しかしながら、プレークポイントを設定し
ていないタスクからみれば、このようなブレークポイン
トにおける処理は、無駄なオーバーヘッドを発生させる
だけであるために、全体としてプログラムの性能や機能
に悪影響を与えてしまっているといった問題があった。

【０００８】この発明は、このような実情に鑑みてなさ
れたものであり、、マルチタクスプログラムのデバッグ
において、共有ライブラリに中断点（ブレークポイン
ト）を設定したときに、その中断点においてプログラム
の実行を中断させる必要のあるタスクか否かを効率的に
判定するプログラム実行制御装置およびプログラム実行
制御方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【発明を解決するための手段】この発明は、メモリ空間
を共有する複数のタスクからなるプログラムの実行を予
め設定された中断点で中断するプログラム実行制御装置
において、前記メモリ空間を論理的に分割して定義する
複数のセグメントに対し、前記複数のタスクそれぞれに
確保されるスタック領域を個別に割り当てて配置する配
置手段と、前記メモリ空間に配置されたプログラム内に
中断点を示す命令コードを挿入する中断点設定手段と、
次に実行すべき命令のアドレスが前記中断点を示す命令
コードを指し示したときに、使用中のスタック領域のア
ドレスと前記命令コードの内容とからプログラムの実行
を中断すべきか否か判定する判定手段とを具備してなる
ことを特徴とする。

【００１０】この発明においては、まず、プログラムを
構成する複数のタスクそれぞれに確保されるスタック領
域を、論理的に分割して定義する複数のセグメントに対
して個別に割り当てて配置しておく。したがって、これ
らのスタック領域のアドレスに含まれるセグメントアド
レス部は、複数のタスクそれぞれで異なる値（一意の
値）をもつことになり、使用中のスタック領域のアドレ
スのセグメントアドレス部を参照すれば、実行中のタス
クを即座に特定できることになる。

【００１１】次に、ユーザからブレークポイントが設定
され、メモリ空間に配置されたプログラム内に中断点を
示す命令コードを挿入するときに、その対象となるタス
クに対応したスタック領域のアドレスを、この命令コー
ドに含ませておく。

【００１２】そして、次に実行すべき命令のアドレスが
その中断点を示す命令コードを指し示したときに、使用
中のスタック領域のアドレスのセグメントアドレス部
と、命令コードに含まれたスタック領域のアドレスのセ
グメントアドレス部とを比較して、この値が合致が一致
したときにのみ、プログラムの実行を中断する。

【００１３】この使用中のスタック領域のアドレスは、
プロセッサ内部のレジスタに保持されるため、メモリ上
に保持されたタスク情報を参照する場合と比較して、大
幅に処理時間を短縮することが可能となり、デバッグ作
業の効率を飛躍的に向上させることが可能となる。

【００１４】また、複数のセグメントそれぞれを二のべ
き乗値のサイズで設定すれば、セグメントアドレス部を
ビットの配列によって表現することが可能となり、この
ビットの配列パターンの一致を検出するのみでプログラ
ムの実行を中断するかどうか判定することができるた
め、さらに効率化を図ることが可能となる。

【００１５】また、この発明は、メモリ空間を共有する
複数のタスクからなるプログラムの実行を予め設定され
た中断点で中断するプログラム実行制御装置において、
前記中断点をタスク別に管理する中断点テーブルと、タ
スクの切り換えが発生したときに、切り換え前のタスク
に応じて設定された中断点をすべて削除した後、前記中
断点テーブルを参照して切り換え後のタスクに応じた中
断点を設定し直す中断点設定手段とを具備してなること
を特徴とする。

【００１６】この発明においては、プログラムの実行を
中断するためのブレークポイントを中断点テーブルにタ
スク別に管理する。そして、ディスパッチャによってタ
スクのディスパッチが行なわれたとき、すなわちタスク
の切り換えが行なわれたときに、ブレークポイントの再
設定を実施する。具体的には、切り換え前のタスクに応
じてメモリ空間に配置されたプログラム内に埋め込まれ
た中断点を示す命令コードをすべて削除した後、中断点
テーブルを参照して切り換え後のタスクに応じた中断点
を示す命令コードをメモリ空間に配置されたプログラム
内に埋め込み直す。したがって、共有ライブラリに対し
ても、常に実行中のタスクに応じたブレークポイントの
みが設定されていることになり、その中断点で何ら判定
を施すことなくプログラムの実行を中断すればよいこと
になる。また、タスクの切り換えに要する処理時間は、
ブレークポイントの再設定に要する処理時間と比較して
十分大きいので、デバッグ処理の性能を低下させること
もない。これにより、デバッグ作業の効率を飛躍的に向
上させることが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態を説明する。 （第１実施形態）まず、この発明の第１の実施形態を説
明する。図１には、本実施形態に係るコンピュータシス
テムの概略構成が示されている。

【００１８】本実施形態のコンピュータシステム１００
は、プロセッサ１０によってシステム全体が制御され、
このプロセッサ１０は、主メモリ４０に配置されたロー
ドモジュール３２を実行制御する。このコンピュータシ
ステム１００では、ローダ３０がロードモジュール格納
部３１に格納されたロードモジュール３２を読み出し
て、主メモリ４０上に配置する。そして、ユーザは、デ
バッガ２０を介して所望の箇所にブレークポイント
（Ｂ．Ｐ）を設定する。このデバッガ２０は、主メモリ
４０上に配置されたロードモジュール３２に対応したソ
ースプログラムをソースプログラム格納部２２から読み
出してユーザに呈示する。一方、ユーザは、この呈示さ
れたソースプログラム上の所望の箇所をマウスなどのポ
インティングで指定して、ブレークポイントの設定を指
示する。そして、このこの指示を受けたデバッガ２０
は、その指定されたソースプログラム上の箇所に対応し
た主メモリ４０のロードモジュール３２上の箇所にブレ
ークポイント命令を埋め込むとともに、その設定内容を
ブレークポイントテーブル２１に登録する。

【００１９】また、本実施形態のコンピュータシステム
１００では、プログラムを構成する複数のタスクそれぞ
れに対応してスタック領域を確保する。図２には、この
スタック領域の主メモリ４０への割付け状態の一例が示
されている。

【００２０】図２に示すように、アドレス空間４１は、
大きさが８Ｋバイトのメモリセグメント４２に分割さ
れ、個々のタスクのスタック領域４３は、それぞれが異
なるメモリセグメント４２に配置される。たとえば、ア
ドレス空間４１の大きさが４Ｇバイトであった場合に
は、メモリアドレスは３２ビットで表現されるが、スタ
ック領域内のアドレスは、図３に示したように、２９ビ
ットのセグメントアドレス部と１３ビットの領域内アド
レス部とに分割される。したがって、スタック領域内を
指し示すアドレスが与えられれば、そのセグメントアド
レス部からどのスタック領域に属するものであるかが一
意に決定できる。すなわち、スタック領域がタスクと一
対一対応であることを考慮すれば、セグメントアドレス
部によってタスクを一意に決定できることになる。

【００２１】図４には、本実施形態のデバッガ２０の機
能ブロック図が示されている。図４に示したように、デ
バッガ２０は、インタフェース部２３、ブレークポイン
ト挿入部２４およびテーブル更新部２５を備えてなる。

【００２２】インタフェース部２３は、ユーザとのイン
タフェースを司る。また、ブレークポイント挿入部２４
は、インタフェース部２３を介して与えられるブレーク
ポイント設定指示にしたがって、ロードモジュール３２
にブレークポイントを示す命令（ブレークポイント命
令）を挿入する。そして、テーブル更新部２５は、イン
タフェース部２３を介して与えられるブレークポイント
設定指示をブレークポイントテーブル２１に登録する
（削除を含む）。図５には、このデバッガ２０のブレー
クポイント挿入部２４によって挿入されるブレークポイ
ント命令の形式の一例が示されている。

【００２３】図５に示したように、本実施形態のブレー
クポイント命令は、ブレーク命令であることを示す命令
コード、対象となるタスクのスタック領域を指定するた
めのセグメントアドレス即値、およびアドレスの比較を
行なう際に上位から何ビット分の比較を行なうかを指定
するセグメントアドレス部分の比較ビット数から構成さ
れる。

【００２４】図６には、本実施形態のプロセッサ１０の
ブレークポント命令を処理する部分の概略構成が示され
ている。図６に示したように、本実施形態のプロセッサ
１０は、プログラムが使用するスタックアドレスを保持
するスタックポインタレジスタ１１、アドレス比較を行
なう比較器１３、およびプログラムの実行を制御する実
行制御部１５を備えてなる。

【００２５】ブレークポイント命令を処理する際、プロ
セッサ１０では、スタックポインタレジスタ１１に保持
されたアドレス値と、ブレークポイント命令に含まれる
セグメントアドレス即値１２とを、比較器１３が上位か
らブレークポイント命令に含まれる比較ビット数１４で
指定されるビット数分だけ比較する。この比較器１３に
よる比較結果は、実行制御部１５に入力され、この比較
結果を入力した実行制御部１５は、比較結果が一致した
ことを示すときには、プログラムの実行を中断してユー
ザによって指定されるブレークポイント処理に制御を移
す。また、比較結果が一致しないことを示すときには、
プログラムの実行を継続させる。図７には、このときの
動作手順が示されている。

【００２６】すなわち、プログラムの実行がブレークポ
イントに到達したとき（ステップＡ１）、プロセッサ１
０では、スタックポインタレジスタ１１に保持されたア
ドレスに含まれるセグメントアドレスと、命令コードに
含まれるスタック領域のアドレスに含まれるセグメント
アドレス即値１２とを比較して（ステップＡ２）、一致
したときにのみ（ステップＡ２のＹ）、プログラムの実
行を中断する（ステップＡ３）。

【００２７】これにより、ブレークポイントにおけるプ
ログラムの実行の中断／継続をプロセッサ１０内部の情
報のみで判定することができることになり、従来のメモ
リ上に保持されたタスク情報を参照する場合と比較し
て、その処理時間を大幅に短縮することが可能となる。

【００２８】（第２実施形態）次に、この発明の第２の
実施形態を説明する。図８には、本実施形態に係るコン
ピュータシステムの概略構成が示されている。

【００２９】本実施形態のコンピュータシステム１００
は、プロセッサ１０によってシステム全体が制御され、
このプロセッサ１０は、主メモリ４０に配置されたロー
ドモジュール（３２ａ，３２ｂ）を実行制御する。ま
た、デバッガ２０は、ユーザからの指示にしたがって、
主メモリ４０に配置されたロードモジュール上にブレー
クポイント命令を埋め込むとともに、その設定内容をタ
スク別にブレークポイントテーブル２１に登録する。そ
して、ディスパッシャ５０は、実行待ちキュー５１に保
持された実行可能状態のタスク５１１の中で優先度の一
番高いタスク５１１を選択してディスパッチする。この
ディスパッシャ５０は、ディスパッチを行なったとき、
すなわちタスク５１１の切り換えを行なったときに、そ
の旨をデバッガ２０に通知する。

【００３０】本実施形態のコンピュータシステム１００
では、ディスパッシャ５０によるタスク５１１の切り換
えが行なわれると、デバッガ２０が、主メモリ４０にす
でに埋め込まれているブレークポイント命令をすべて削
除し、切り換え後のタスク５１１に対して設定されたブ
レークポイントをブレークポイントテーブル２１を参照
して知得し、そのブレークポイントテーブル２１に登録
された切り換え後のタスク５１１に応じたブレークポイ
ント命令を主メモリ４０に埋め込み直す。したがって、
本実施形態のプロセッサ１０は、プログラムの実行がブ
レークポイントに到達したときは、何らの判断を施すこ
となく即座にプログラムの実行を中断してユーザによっ
て指定されるブレークポイント処理に制御を移す。図９
には、このときの動作手順が示されている。

【００３１】すなわち、ディスパッチャ５０によってタ
スクの切り換えが行なわれると（ステップＢ１）、ディ
スパッチャ５０はその旨をデバッガ２０に通知し、この
通知を受け取ったデバッガ２０は、ブレークポイントテ
ーブル２１を参照してブレークポイントの再設定を実施
する（ステップＢ２）。そして、プログラムの実行がブ
レークポイントに到達したとき（ステップＢ３のＹ）、
プロセッサ１０は、プログラムの実行を中断する（ステ
ップＢ４）。

【００３２】たとえば、図８に示すように、ロードモジ
ュール３２ａとロードモジュール３２ｂがライブラリを
共有している場合であって、この共有するライブラリ上
にいずれかのタスクのブレークポイントを設定するよう
な場合であっても、そのタスクがディスパッチされたと
きのみブレークポイント命令が埋め込まれていることに
なるため、プロセッサ１０は、ブレークポイント命令を
処理する際、プログラムの実行の中断／継続を判定する
といったことが必要なくなるため、その効率を向上させ
ることができる。また、タスクの切り換えに要する処理
時間は、ブレークポイントの再設定に要する処理時間と
比較して十分大きいので、デバッグ処理の性能を低下さ
せることもない。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、デバッグ作業に伴なって共有ライブラリにブレーク
ポイントを設定された場合であっても、使用中のスタッ
ク領域のアドレスとブレークポイントを示す命令コード
の内容とからプログラムの実行を中断すべきかどうかを
判定するため、プロセッサ内部の情報のみで判定処理を
行なうことができ、処理時間を大幅に短縮する結果、デ
バッグ作業の効率を飛躍的に向上させることが可能とな
る。

【００３４】また、この発明によれば、タスクの切り換
えと同期して、ブレークポイントの再設定を動的に行な
うため、ブレークポイントにおいてプログラムの実行を
中断すべきかどうかなどといった判定処理を不要とする
ことができ、デバッグ作業の効率を向上させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態に係るコンピュータシ
ステムの概略構成を示す図。

【図２】同実施形態のスタック領域の主メモリへの割付
け状態の一例を示す図。

【図３】同実施形態のスタック領域内のアドレスの構成
を示す図。

【図４】同実施形態のデバッガの機能ブロック図。

【図５】同実施形態のデバッガのブレークポイント挿入
部によって挿入されるブレークポイント命令の形式の一
例を示す図。

【図６】同実施形態のプロセッサのブレークポント命令
を処理する部分の概略構成を示す図。

【図７】同実施形態のブレークポント命令の処理の動作
手順を示すフローチャート。

【図８】この発明の第２実施形態に係るコンピュータシ
ステムの概略構成を示す図。

【図９】同実施形態のブレークポント命令の処理の動作
手順を示すフローチャート。

【図１０】従来のデバッグの動作原理を説明するための
概念図。

【符号の説明】

１０…プロセッサ ２０…デバッガ ３０…ローダ ４０…主メモリ ５０…ディスパッチャ １００…コンピュータシステム。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メモリ空間を共有する複数のタスクから
   なるプログラムの実行を予め設定された中断点で中断す
   るプログラム実行制御装置において、 前記メモリ空間を論理的に分割して定義する複数のセグ
   メントに対し、前記複数のタスクそれぞれに確保される
   スタック領域を個別に割り当てて配置する配置手段と、 前記メモリ空間に配置されたプログラム内に中断点を示
   す命令コードを挿入する中断点設定手段と、 次に実行すべき命令のアドレスが前記中断点を示す命令
   コードを指し示したときに、使用中のスタック領域のア
   ドレスと前記命令コードの内容とからプログラムの実行
   を中断すべきか否か判定する判定手段とを具備してなる
   ことを特徴とするプログラム実行制御装置。
2. 【請求項２】 前記中断点を示す命令コードは、プログ
   ラムの実行を中断すべきタスクに対応したスタック領域
   のアドレスを含んでなることを特徴とする請求項１記載
   のプログラム実行制御装置。
3. 【請求項３】 前記複数のセグメントそれぞれは、二の
   べき乗値のサイズを有してなり、 前記判定手段は、前記使用中のスタック領域のアドレス
   を構成するビットの配列パターンの一部と、前記命令コ
   ードに含まれるスタック領域のアドレスを構成するビッ
   トの配列パターンの一部とが合致したときに、プログラ
   ムの実行を中断すべきと判定する手段を具備してなるこ
   とを特徴とする請求項２記載のプログラム実行制御装
   置。
4. 【請求項４】 メモリ空間を共有する複数のタスクから
   なるプログラムの実行を予め設定された中断点で中断す
   るプログラム実行制御装置において、 前記中断点をタスク別に管理する中断点テーブルと、 タスクの切り換えが発生したときに、切り換え前のタス
   クに応じて設定された中断点をすべて抹消した後、前記
   中断点テーブルを参照して切り換え後のタスクに応じた
   中断点を設定し直す中断点設定手段とを具備してなるこ
   とを特徴とするプログラム実行制御装置。
5. 【請求項５】 前記中断点設定手段は、前記メモリ空間
   に配置されたプログラム内に中断点を示す命令コードを
   挿入する手段と、前記メモリ空間に配置されたプログラ
   ム内に挿入された中断点を示す命令コードを削除する手
   段とを具備してなることを特徴とする請求項４記載のプ
   ログラム実行制御装置。
6. 【請求項６】 メモリ空間を共有する複数のタスクから
   なるプログラムの実行を予め設定された中断点で中断す
   るプログラム実行制御方法において、 前記メモリ空間を論理的に分割して定義する複数のセグ
   メントに対し、前記複数のタスクそれぞれに確保される
   スタック領域を個別に割り当てて配置するステップと、 前記メモリ空間に配置されたプログラム内に中断点を示
   す命令コードを挿入するステップと、 次に実行すべき命令のアドレスが前記中断点を示す命令
   コードを指し示したときに、使用中のスタック領域のア
   ドレスと前記命令コードの内容とからプログラムの実行
   を中断すべきか否か判定するステップとを具備してなる
   ことを特徴とするプログラム実行制御方法。
7. 【請求項７】 メモリ空間を共有する複数のタスクから
   なるプログラムの実行を予め設定された中断点で中断す
   るプログラム実行制御方法において、 タスクの切り換えが発生したときに、切り換え前のタス
   クに応じて設定された中断点をすべて抹消するステップ
   と、 切り換え後のタスクに応じた中断点を設定し直すステッ
   プとを具備してなることを特徴とするプログラム実行制
   御方法。