JPH10260864A - トレース装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プログラム実行の際の経過時間情報をも同時
に記録し、編集して出力することができるトレース装置
を提供する。 【解決手段】 マイクロプロセッサ７が実行するプログ
ラムのトレースを行なうトレース装置１は、前記プログ
ラムの各命令段階を実行するごとに、各命令を実行した
時刻の情報と、トレース結果情報の履歴とを記録するト
レースメモリ２と、前記時刻の情報とトレース結果情報
とを対応させて出力させるトレースメモリ制御部３を有
し、履歴を編集して出力部１１に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロプロセッ
サを実装してマイクロプロセッサシステムのハードウエ
ア動作確認とソフトウエアデバッグに用いるインサーキ
ットエミュレータ、あるいはチップ内にソフトウエア命
令セットを持つマイクロプロセッサ等において、トレー
スを実行するトレース装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロプロセッサシステムのプログラ
ムのデバッグを行なう方法の一つとして、命令の実行履
歴をトレースする方法がある。従来、レジスタのリード
／ライトのトレースや、主記憶装置の特定のアドレスへ
のアクセスのトレース等は、インサーキットエミュレー
タの機能の一つとして行われている。レジスタや主記憶
装置の内容の推移は、表として出力される。

【０００３】ところで、マルチプロセッサ構成のプログ
ラムを設計するときは必ずプロセッサ間の同期をとる必
要があり、プロセッサ間のインターフェースコマンドに
おいては、コマンドを発行した時間が特に重要となる。
このコマンド発行のタイミングがずれるとプログラムの
処理が全く誤った結果を生じてしまう。従って、このよ
うなタイミングのずれに起因する問題を解決するには、
命令及び命令を発した時刻を各ＣＰＵ単位にトレースす
ることが有効な手段となる。しかし、従来のインサーキ
ットエミュレータは、時間管理を行なう機能を有してい
なかった。

【０００４】プログラム実行時間の計測及び表示に関す
る技術としては、特開平３−１４０４１号公報記載の技
術が存在する。同公報に開示される技術は、演算処理装
置、記憶装置、共通バスを有するプログラマブルコント
ローラにおいて、共通バスにはプログラム検出器とトレ
ースメモリが接続され、トレースメモリの内容は表示装
置に出力可能に構成されているものである。

【０００５】このプログラマブルコントローラは、プロ
グラム開始と終了を検出するプログラム検出器をさらに
備えて、プログラム実行時に、前記トレースメモリにプ
ログラム種別と現在時刻とを記憶させる。その後、所望
時にトレースメモリの記憶内容を順に読みだし、プログ
ラム種別とその時の時刻を対応させて表示し、プログラ
ムの実行時間を計測するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記公報記載の技術
は、プログラマブルコントローラにおけるプログラム実
行時間の計測方法に関するものである。従って、以下の
ようにマイクロプロセッサシステムのプログラムのデバ
ッグを行なうのに必要とされる機能に対応するものでは
ない。すなわち、プログラム検出器は、プログラムの開
始及び終了しか検出できず、プログラムの実行時の状
況、すなわち「プログラムが正しく実行されているか」
等の解析はできない。

【０００７】また、指定した命令（例えばＩ／Ｏ命令）
を選択してトレースするなどのプログラムデバッグに有
効な機能は持っておらず、さらに、指定した範囲のアド
レスを用いたプログラムのトレースを実行する機能もな
い。加えて、時刻に関して外部同期機能がなく、２台の
装置を同時に動作させ、精度高く（マイクロセカンドの
オーダーで）同じ時間経過で２台の装置がどのようにプ
ログラムを実行しているか等を比較解析できない。一
方、従来のインサーキットエミュレータはプログラムの
命令及びレジスタ類のトレースはできるが、同時に経過
時間をトレースする機能はなかった。

【０００８】また、マルチプロセッサ環境でインサーキ
ットエミュレータを用い、２つ以上のインサーキットエ
ミュレータ内で同時間にどのようなプログラムが実行さ
れているかを比較解析する手段を持っていなかった。

【０００９】そこで、本発明の課題は、プログラム実行
の際の経過時間情報をも同時に記録し、編集して出力す
ることができるトレース装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、マイクロプロセッサが実行するプログラムのトレー
スを行なう本発明のトレース装置は、前記プログラムの
各命令段階を実行するごとに、各命令を実行した時刻の
情報とトレース結果情報の履歴とを記録するとともに、
前記時刻の情報とトレース結果情報とを対応させて出力
させる履歴編集手段を有する。これにより、従来のトレ
ース結果情報に経過時間情報を加えてトレースすること
ができ、命令ごとの時間経過が解析できるようになる。

【００１１】このトレース装置を、マルチプロセッッサ
構成からなるマイクロプロセッサシステムを監視対象と
して、各マイクロプロセッサに対して用いる場合は、自
装置と、前記監視対象マイクロプロセッサシステムの他
のマイクロプロセッサが実行するプログラムのトレース
を行なう他装置との同期を図るための同期手段をも備え
るように構成する。このように構成することにより、２
つ以上の本発明のトレース装置を動作させた場合、各ト
レース装置の間で、正確に時間を合わせることが可能と
なる。

【００１２】

【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態について図
面を参照して説明する。まず、本発明のトレース装置を
説明する前に、このトレース装置が監視対象装置に接続
される場合の構成例を図２を用いて説明する。

【００１３】図２を参照すると、マイクロプロセッサ
７、主記憶装置８、及び周辺機器制御部９は、各々共通
バス６に接続されている。周辺機器制御部９は、操作部
１０や、出力部１１等の各種周辺機器と接続されて、そ
れら周辺機器の制御を行なう。操作部１０は、キーボー
ド等の入力用デバイスからの操作者による入力に従い、
マイクロプロセッサシステムの操作を行なう。出力部１
１は、トレース結果データ及び後述の時刻に関するデー
タの印字出力又は画面表示等を行なう。トレース装置１
は、共通バス６を介して、マイクロプロセッサ７が実行
するプログラムにより制御可能に接続されている。

【００１４】マルチプロセッサ構成のマイクロプロセッ
サシステムを監視対象装置として、本発明のトレース装
置１を用いるときは、共通バス６を介して接続される複
数のマイクロプロセッサ及び主記憶装置に、それぞれ対
応する数のトレース装置１が接続される。

【００１５】トレース装置１は、データを記録、保持し
ておくためのトレースメモリ２と、トレース結果データ
及び時刻データをトレースメモリ２に書込ませ、編集し
て読み出させるトレースメモリ制御部３と、時刻データ
を生成する時刻情報部４とを有する。なお、このトレー
ス装置１は、いわゆる１チップＬＳＩにより構成するこ
とができる。

【００１６】図１は、トレース装置１のより詳細な構成
図である。トレースメモリ２は、ステータスバス６１か
らデータを受け取り可能に、かつアドレスバス６２及び
データバス６３を介して主記憶装置８等と双方向通信可
能に接続される。トレースメモリ制御部３は、アドレス
バス６２及びデータバス６３からデータを受け取り可能
なレジスタ３１と、ステータスバス６１、アドレスバス
６２及びレジスタ３１からデータ受け取り可能に配され
るメモリ書込み制御部３２とからなる。レジスタ３１
は、コマンドレジスタ及びアドレスレジスタとしての役
割を担う。時刻情報部４は、マルチプレクサ４１を備え
て、レジスタ３１からの制御信号３３と、時計４２の出
力と、カウンタ４３の出力とを入力し、これらの信号の
中から、選択的に１個の信号をトレースメモリ２に対し
て出力可能に構成されている。

【００１７】次に、トレース装置１の処理手順を表わす
フローチャートである図４をも参照して、本実施形態に
おける各部の動作について説明する。

【００１８】まず、Ｉ／Ｏ命令のトレースを行なう場合
の例について、実行時刻の高精度（マイクロセカンドの
オーダー）の分解能が要求される場合と、高い精度が要
求されない場合との流れについて説明する。

【００１９】高精度な分解能が要求される場合には、マ
イクロプロセッサ７により、時刻情報部４をカウンタと
して動作させるためのコマンドが、レジスタ３１に書込
まれる。この際書込まれるコマンドは、カウンタ４３の
情報がマルチプレクサ４１を通してトレースメモリ２に
入力されるようにするものである（ステップＳ１０１：
ＹＥＳ，Ｓ１０２）。

【００２０】一方、実行時刻に関して、高い精度が要求
されない場合には（ステップＳ１０１：ＮＯ）、マイク
ロプロセッサ７により、時刻情報部４を時計として用い
るためのコマンドがレジスタ３１に書込まれる。この場
合のコマンドは、時計４２の出力がマルチプレクサ４１
を通してトレースメモリ２に入力されるようにするもの
である。そして、マイクロプロセッサ７より時計４２に
標準時間がセットされる（ステップＳ１０３，Ｓ１０
４）。

【００２１】ここで、マルチプロセッサ構成からなるマ
イクロプロセッサシステムを監視対象装置とする場合
は、実施形態のトレース装置１を、複数台、各マイクロ
プロセッサごとに取り付けて動作させる。この場合に
は、外部同期信号５を用いて、各々のトレース装置のカ
ウンタ４３を同時にリセットする（ステップＳ１０５：
ＹＥＳ，Ｓ１０６）。

【００２２】次に、Ｉ／Ｏ命令のトレースを指示するコ
マンドをレジスタ３１にセットする（ステップＳ１０
７）。このコマンドにより、制御信号３３が、メモリ書
込み制御部３２に対して送られる。制御信号３３の制御
内容は、メモリ書込み制御部３２が、ステータスバス６
１の情報でＩ／Ｏ命令を検出した場合に、トレースメモ
リ２に対しメモリアドレス３４ａ及び書込み信号３４ｂ
を出し、トレースメモリ２への書込み終了後、アドレス
をインクリメントするように指示するものである（ステ
ップＳ１０８，Ｓ１０９）。

【００２３】マイクロプロセッサ７が命令の実行を開始
しＩ／Ｏ命令を実行すると、ステータスバス６１に対し
て、Ｉ／Ｏ命令の実行中を表わすステータス情報を出
す。メモリ書込み制御部３２はステータスバス６１のス
テータス情報信号により、書込み信号３４ｂを送出し、
トレースメモリ２に各バス６１〜６３のデータを書込む
ように指示する。メモリ書込み制御部３２は、書込みが
完了するとメモリアドレスをインクリメントし、次のＩ
／Ｏ命令を検出し、各バス６１〜６３のデータを書込め
るように準備する（ステップＳ１１０，Ｓ１１１）。こ
の書込み動作が繰返されることにより、トレースメモリ
２にＩ／Ｏ命令が書込まれる。アドレスはリングカウン
タ構成をとり、データは上書きされ、トレースメモリ２
の容量で制限される深さの最新の情報がトレースされ
る。

【００２４】次に、主記憶装置８への書込み命令（ＭＥ
ＭＷ）をトレースする場合の例を、図５を参照して説明
する。時刻の設定については、高精度な分解能が要求さ
れる場合と、高い精度が要求されない場合とについて、
既述の例と同様であるので説明を省略する（ステップＳ
２０１〜Ｓ２０４）。また、監視対象装置がマルチプロ
セッサ構成である場合についての処理についても、既述
の例と同様である（ステップＳ２０５，Ｓ２０６）。

【００２５】ＭＥＭＷのトレースを指示するコマンドを
レジスタ３１にセットする。次に、トレースすべきＭＥ
ＭＷのアドレス範囲をレジスタ３１にセットする（ステ
ップＳ２０７）。すると、制御信号３３は、メモリ書込
み制御部３２に対してステータスバス６１の情報でＭＥ
ＭＷを検出し、かつアドレスバス６２の情報が指定され
たアドレスの範囲であることを検出した場合、トレース
メモリ２に書込み信号３４ｂを出し、トレースメモリ２
への書込み終了後、アドレスをインクリメントするよう
に指示する（ステップＳ２０８：ＹＥＳ，Ｓ２０９：Ｙ
ＥＳ，Ｓ２１０）。

【００２６】次に、マイクロプロセッサ７がＭＥＭＷ命
令を実行すると、ステータスバス６１に対してＭＥＭＷ
の実行中を表わす情報を出し、アドレスバス６２に対し
て書込みアドレスの情報を出す。

【００２７】メモリ書込み制御部３２は、ステータスバ
ス６１及びアドレスバス６２の信号より指示された情報
と一致することを確認すると、書込み信号３４を送出
し、トレースメモリ２に各バス６１〜６３のデータを書
込むよう指示する。メモリ書込み制御部３２は、データ
の書込みが完了するとメモリアドレスをインクリメント
し、次のデータを書込めるように準備する（ステップＳ
２１１，Ｓ２１２）。

【００２８】トレースされるデータは、既述のＩ／Ｏ命
令のトレースにおける場合と同様、アドレスはリングカ
ウンタ構成をとり、データは上書きされ、トレースメモ
リ２の容量で制限される深さの最新の情報がトレースさ
れる。

【００２９】次にトレースしたデータを読み出す手順に
ついて説明する。障害やプログラムによる停止等で命令
の実行が中止されると、操作部１０からの入力に従い、
マイクロプロセッサ７は、トレースメモリ２に記録され
ているデータをダンプするプログラムを実行する。デー
タはＣＲＴ表示装置又はプリンタ等からなる出力部１１
に出力される。

【００３０】図３は、トレースメモリ２に記録され、編
集して出力されたデータの構成を表わすデータ構造図で
ある。図３に示されるように、データは時刻情報を有し
ているため、複数の装置のトレースデータに対し、「こ
の命令はどの装置が速く出したか？」「ある命令は何時
に出したか？」等の解析が可能となる。

【００３１】本実施形態は以上のとおりであるが、本発
明は、上記実施形態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の構成変更が可能である。例え
ば、本実施形態では、トレース装置１が、マイクロプロ
セッサシステムのマイクロプロセッサが実行するプログ
ラムのトレースを行なうものとして説明したが、本発明
のトレース装置は、必ずしもこのような構成下で使用さ
れるとは限らない。トレース装置自体に、チップ内にソ
フトウエア命令セットを持つマイクロプロセッサを備え
て、マイクロプロセッサシステムのマイクロプロセッサ
に代替してプログラムを実行させ、そのトレースを行な
うようにすることも可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のトレース
装置では、マイクロプロセッサが実行するプログラムの
各命令段階を実行するごとに、各命令を実行した時刻の
情報と、トレース結果情報の履歴とを記録し、これらを
対応させて出力させることができるから、プログラムの
デバッグを効率的に実施することが可能となった。

【００３３】また、マルチプロセッサに対応しているこ
とから、ＬＡＮ等で多くのプロセッサが接続されている
環境においても、不正命令を実行しているプロセッサを
容易に見つけ出すことができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のトレース装置の構成図。

【図２】本実施形態のトレース装置が用いられる場合の
接続構成例を示す図。

【図３】トレースメモリに記録されたデータのデータ構
造説明図。

【図４】Ｉ／Ｏ命令のトレースを行なう際の手順説明
図。

【図５】メモリ書込命令のトレースを行なう際の手順説
明図。

【符号の説明】

１ トレース装置 ２ トレースメモリ ３ トレースメモリ制御部 ３１ レジスタ ３２ メモリ書込み制御部 ４ 時刻情報部 ４１ マルチプレクサ ４２ 時計 ４３ カウンタ ５ 外部同期信号 ６ 共通バス ７ マイクロプロセッサ ８ 主記憶装置 １１ 出力部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロプロセッサが実行する複数の命
   令を含むプログラムのトレースを行なうトレース装置に
   おいて、 前記プログラムの命令段階を実行するごとに、各命令を
   実行した時刻の情報とトレース結果情報の履歴とを記録
   するとともに、前記時刻の情報とトレース結果情報とを
   対応させて出力させる履歴編集手段を有することを特徴
   とするトレース装置。
2. 【請求項２】 マルチプロセッサ構成からなる監視対象
   マイクロプロセッサシステムの、一のマイクロプロセッ
   サが実行する複数の命令を含むプログラムのトレースを
   行なうトレース装置であって、 前記プログラムの各命令段階を実行するごとに、各命令
   を実行した時刻の情報とトレース結果情報の履歴とを記
   録するとともに、前記時刻の情報とトレース結果情報と
   を対応させて出力させる履歴編集手段と、 自装置と、前記監視対象マイクロプロセッサシステムの
   他のマイクロプロセッサが実行するプログラムのトレー
   スを行なう他装置との同期を図るための同期手段とを有
   することを特徴とするトレース装置。