TWI470420B - 除錯方法及電腦系統 - Google Patents

Description

除錯方法及電腦系統

本發明係指一種除錯方法及相關電腦系統，尤指一種不需增加硬體電路又可取得完整執行記錄資料來進行除錯之除錯方法及相關電腦系統。

當電腦裝置發生當機或是發生不正常開機而導致相關週邊無法順利執行時，便需利用各種除錯方式來尋找出故障的原因，以利於進行後續的修復程序。舉例來說，習知技術通常會利用讀取埠80(位址0x80)的檢測代碼來判斷故障原因，或是透過序列輸出(serial out)的方式來監測系統執行過程以得知故障的部分。然而，當電腦裝置發生異常時，讀取埠80上之檢測代碼的方式僅能顯示某一中斷點的資訊而無法提供足夠的除錯資訊。若採用序列輸出的方式，則常會囿於介面傳輸速度而造成系統延遲(由於處理器的處理速度過於快速)，導致常會錯失記載有故障資訊的資料。

另一種習知的除錯方式便是透過追蹤基本輸入輸出系統(Basic input/output system，BIOS)所紀錄下來的執行紀錄資料來追溯系統異常的原因，然而一旦電腦裝置無法完成開機程序時，相關的執行紀錄資料將無法被完整的儲存，尤其是實際發生不正常運作時的執行紀錄資料通常無法被儲存起來，因此，仍舊無法得知錯誤發生的原因而無法實現除錯的目的。

另一方面，前述習知技術的方式，在實作上皆需額外增加硬體電路來加以實現，對於電腦裝置的開發設計者來說非常的不方便，並且會增加的製造成本與系統設計複雜度。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種除錯方法及相關電腦系統。

本發明揭露一種用於一電腦系統之除錯方法，該除錯方法包含有於一儲存裝置中定義一除錯參考資料區，以提供該電腦系統之一基本輸入輸出系統與一控制裝置存取資料；利用該控制裝置週期性地傳送出包含有一鑑別資訊之一回覆請求至該基本輸入輸出系統；利用該基本輸入輸出系統根據該回覆請求，傳送出相關於該鑑別資訊之一回應資訊；利用該控制裝置檢查該回應資訊，並於該回應資訊中所包含之該鑑別資訊不符合原先所傳送出之該鑑別資訊時，將一執行紀錄資料儲存至該儲存裝置之該除錯參考資料區；判斷電腦系統是否運作正常；以及於判斷結果為運作異常時，根據該執行紀錄資料，進行該電腦系統之一除錯程序。

本發明另揭露一種電腦系統，包含有一儲存裝置；一基本輸入輸出系統，用來於該儲存裝置中定義一除錯參考資料區；一控制裝置，用來週期性地傳送出包含有一鑑別資訊之一回覆請求至該基本輸入輸出系統；以及一暫存記憶體，用來暫存一執行紀錄資料；其中，於該基本輸入輸出系統根據該回覆請求傳送出相關於該鑑別資訊之一回應資訊後，該控制裝置檢查該回應資訊，並於該回應資訊中所包含之該鑑別資訊不符合原先所傳送出之該鑑別資訊時，該控制裝置將該暫存記憶體中之該執行紀錄資料儲存至該儲存裝置之該除錯參考資料區。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一電腦系統10之示意圖。電腦系統10可用來將系統運作時所產生之一執行記錄資料儲存起來，以作為除錯之用。如第1圖所示，電腦系統10包含有一中央處理器100、一基本輸入輸出系統(basic input/output system，BIOS)102、一控制裝置104、一儲存裝置106及一暫存記憶體108。其中基本輸入輸出系統102係藉由中央處理器100載入並執行一基本輸入輸出系統碼，以實現相關操作功能。控制裝置104可為一鍵盤控制器或一嵌入式控制器。儲存裝置106可以是任何於斷電後仍可保留資料的記憶裝置，例如一快閃記憶體、一可程式唯讀記憶體(PROM)或一電子式可消除程式化唯讀記憶體(EEPROM)，但不以此為限。在本實施例中，基本輸入輸出系統102與控制裝置104可對儲存裝置106及暫存記憶體108進行資料的存取。舉例來說，如第1圖所示，基本輸入輸出系統102與控制裝置104可以記憶體映射輸入輸出(memory mapped input/output，MMIO)方式對暫存記憶體108之一記憶體映射區112進行資料存取。

關於如何在電腦系統10中將執行記錄資料完整地保存在儲存裝置106中並據以進行除錯程序之方式，可歸納為一流程20，請參考第2圖，要注意的是，若是有實質上相同的結果，則流程20並不以第2圖所示流程圖的順序為限。流程20包含以下步驟：步驟200：開始。

步驟202：於儲存裝置106中定義一除錯參考資料區110，以提供基本輸入輸出系統102與控制裝置104存取資料。

步驟204：控制裝置104週期性地傳送出包含有鑑別資訊之回覆請求至基本輸入輸出系統102。

步驟206：基本輸入輸出系統102根據回覆請求，傳送出相關於鑑別資訊之回應資訊。

步驟208：控制裝置104檢查回應資訊，並於回應資訊中所包含之鑑別資訊不符合原先所傳送出之鑑別資訊時，將執行紀錄資料儲存至儲存裝置106之除錯參考資料區110中。

步驟210：判斷電腦系統10是否運作正常。若是的話，執行步驟204；若否的話，執行步驟212。

步驟212：根據執行紀錄資料，進行電腦系統10之除錯程序。

步驟214：結束。

根據流程20，首先，在步驟202中，基本輸入輸出系統102會於儲存裝置106中定義出一除錯參考資料區110以提供一個專門存取執行記錄資料的儲存空間，也就是說，除錯參考資料區110係保留給基本輸入輸出系統102與控制裝置104存取資料用，而不會被作業系統或是其他程式所破壞的儲存區域。詳細來說，基本輸入輸出系統102可先於儲存裝置106中規畫出一個預定儲存區，並通知控制裝置104該預定儲存區之大小與範圍。接著，基本輸入輸出系統102必須確認是否控制裝置104可於該預定儲存區中存取資料，若控制裝置104無法於該預定儲存區中存取資料，基本輸入輸出系統102會重新於儲存裝置106中規劃其他的儲存空間。若控制裝置104確實可於所規畫出之該預定儲存區存取資料，基本輸入輸出系統102進而將儲存裝置106中原本所規畫出之該預定儲存區定義為一除錯參考資料區110，舉例來說，基本輸入輸出系統102可於對儲存裝置106進行初始化程序時，透過一宣告指令(例如進階組態電源介面(advanced configuration and power interface，ACPI)規範中之Operation Region指令)來指定儲存裝置106之某一特定區域為除錯參考資料區110。

一般來說，基本輸入輸出系統102或是電腦系統10運作時所產生之執行記錄資料會被寫入至暫存記憶體108中。因此在步驟202中，當除錯參考資料區110被定義完成之後，基本輸入輸出系統102即可開始將已寫入暫存記憶體108中之執行紀錄資料儲存至該除錯參考資料區110，並通知控制裝置104開始進行一執行紀錄資料服務。換言之，當除錯參考資料區110被定義完成之後，於基本輸入輸出系統102運作的過程中，相對應的執行記錄資料將會被基本輸入輸出系統102寫入暫存記憶體108之除錯參考資料區110中，如此一來，較佳地，基本輸入輸出系統102會定期地(每隔一寫入週期)將暫存記憶體108之執行記錄資料儲存至儲存裝置106中之除錯參考資料區110。

接著，在步驟204中，當除錯參考資料區110被定義完成之後，或是當接到基本輸入輸出系統102通知開始進行執行紀錄資料服務之通知後，控制裝置104會開始傳送出包含有鑑別資訊之回覆請求至基本輸入輸出系統102，並且會持續地每隔一段時間傳送出包含有鑑別資訊之回覆請求至基本輸入輸出系統102。換言之，控制裝置104會週期性地傳送回覆請求至基本輸入輸出系統102，直到系統停止運作或是收到相關的中止指示。舉例來說，於控制裝置104關閉系統電源前，控制裝置104便會停止傳送回覆請求。或者，於接收到基本輸入輸出系統102的中止指示後，控制裝置104停止傳送回覆請求。

在步驟206中，當基本輸入輸出系統102收到回覆請求之後，基本輸入輸出系統102會根據回覆請求，傳送出相關於鑑別資訊之回應資訊。其中回應資訊可包含回覆請求中之鑑別資訊以及其他相關資訊。舉例來說，若鑑別資訊為「0010」，則基本輸入輸出系統102會相應的傳送出回應資訊(內容為「0010」)。簡言之，控制裝置104可傳送出相關的回應資訊至相對應之基本輸入輸出系統102來作為驗證的依據，而當基本輸入輸出系統102也如期且正確地傳送出相對應的回應資訊，表示基本輸入輸出系統102目前係為正常操作中，反之，則表示基本輸入輸出系統102可能發生操作異常的情況。如此一來，透過步驟204與步驟206之運作，將可在基本輸入輸出系統102與控制裝置104之間建立出一個握手機制，而控制裝置可據以判斷基本輸入輸出系統102的運作狀況。

在步驟208中，控制裝置104會檢查基本輸入輸出系統102所傳出的回應資訊，並於回應資訊中所包含之鑑別資訊不符合原先所傳送出之鑑別資訊時，將執行紀錄資料儲存至儲存裝置106之除錯參考資料區110。換言之，控制裝置104於傳送出回應請求(步驟204)後，便開始偵測基本輸入輸出系統102是否發出回應資訊。當偵測到基本輸入輸出系統102所發出之回應資訊，控制裝置104會檢查該回應資訊中所包含之鑑別資訊是否符合原先所傳送出之鑑別資訊。當回應資訊中所包含之該鑑別資訊符合原先所傳送出之該鑑別資訊時，表示基本輸入輸出系統102處於正常的操作狀態。當回應資訊中所包含之該鑑別資訊不符合原先所傳送出之該鑑別資訊時，表示基本輸入輸出系統102處於異常的操作狀態。舉例來說，若控制裝置104所傳出的鑑別資訊依序為「0010」、「0011」及「0100」，而基本輸入輸出系統102相應的依序傳送出之回應資訊為「0010」、「0011」及「0111」，在此情況下，由於最後的回應資訊與控制裝置104所傳出的鑑別資訊不吻合，在此情況下，基本輸入輸出系統102此時應處於異常操作狀態。因此，當回應資訊中所包含之鑑別資訊不符合原先所傳送出之鑑別資訊時，控制裝置104便將執行紀錄資料儲存至儲存裝置106之除錯參考資料區110。換言之，控制裝置104透過前述的握手溝通機制來判斷基本輸入輸出系統102的運作狀態，並於基本輸入輸出系統102可能處於異常操作狀態時，直接控制將已寫入暫存記憶體108中之執行紀錄資料儲存至儲存裝置106之除錯參考資料區110，而取代原先基本輸入輸出系統102之操作。

雖然基本輸入輸出系統102會定期地將已寫入暫存記憶體108中之執行紀錄資料儲存至儲存裝置106之除錯參考資料區110，然而，一旦基本輸入輸出系統102發生異常操作而造成當機時，最後的這段已寫入暫存記憶體108中的執行紀錄資料由於尚未被儲存至儲存裝置106，在斷電之後將會消失，因此本發明便透過控制裝置104將已寫入暫存記憶體108中之執行紀錄資料儲存至儲存裝置106之除錯參考資料區110，而得以保全最關鍵的執行紀錄資料。因此，在本實施例中，當回應資訊中所包含之鑑別資訊符合原先所傳送出之鑑別資訊時，係由基本輸入輸出系統102將暫存記憶體108中之執行紀錄資料儲存至儲存裝置106之除錯參考資料區110；反之，當回應資訊中所包含之鑑別資訊不符合原先所傳送出之鑑別資訊時，則換由控制裝置104將執行紀錄資料儲存至儲存裝置106之除錯參考資料區110。簡言之，控制裝置104可將尚未被基本輸入輸出系統102儲存至儲存裝置106的執行紀錄資料儲存至儲存裝置106，以提供後續除錯之用。

此外，在步驟208中，若是基本輸入輸出系統102沒有發送回應資訊，則表示基本輸入輸出系統102可能已處於異常的操作狀態，因此，當控制裝置104於一特定時間內偵測不到回應資訊時，亦會將已寫入暫存記憶體108中之執行紀錄資料儲存至儲存裝置106之除錯參考資料區110。另一方面，由於控制裝置104可控制系統電源及提供至各元件的電源，因此，當基本輸入輸出系統102系統發生運作異常或停止運作時，透過控制裝置104來儲存資料，將可確保系統斷電前完成完整的儲存程序。

在步驟210中，可藉由控制裝置104或是其他裝置來判斷電腦系統10是否運作正常。若是的話，則執行步驟204，繼續進行步驟204至步驟208。若電腦系統發生當機或是其他的異常情況時，則進一步執行步驟212。因此，在步驟212中，當電腦系統異常運作時，使用者便可自儲存裝置106中讀取根據前述步驟所儲存下來的執行紀錄資料，並據以進行除錯的程序。

以下進一步以應用於基本輸入輸出系統102執行開機後的自我測試(power-on self test，POST)時為例來做說明。假設於系統電源被開啟後，基本輸入/輸出系統便會執行測試硬體週邊(如記憶體、硬碟、通訊埠等)是否存在或是否運作正常等相關的初始化程序。首先，在基本輸入輸出系統102執行自我測試前，基本輸入輸出系統102可先於儲存裝置106中定義出除錯參考資料區110並通知控制裝置104開始進行執行紀錄資料服務。接著，基本輸入輸出系統102執行自我測試程序時的相關執行記錄資料便開始會被寫入暫存記憶體108之記憶體映射區112中。舉例來說，請參考第3圖，第3圖為執行紀錄資料儲存過程之一示意圖。當基本輸入輸出系統102執行自我測試時，基本輸入輸出系統102會將一識別資訊與一資料長度資訊分別寫入記憶體映射區112之一識別欄位SIG與一資料長度欄位Log_Length，並且會將相應的執行記錄資料寫入記憶體映射區112之一資料欄位DATA。基本輸入輸出系統102會週期性地將暫存記憶體108中之執行記錄資料移動至儲存裝置106中之除錯參考資料區110中。另一方面，當基本輸入輸出系統102通知控制裝置104開始進行執行紀錄資料服務後，控制裝置104便開始傳送出包含有鑑別資訊之回覆請求至基本輸入輸出系統102。接著，基本輸入輸出系統102會根據回覆請求，傳送出相關於鑑別資訊之回應資訊。舉例來說，於收到回覆請求後，基本輸入輸出系統102可將回應資訊寫入至記憶體映射區112之一鑑別欄位TK。如此一來，控制裝置104可以藉由檢查鑑別欄位TK中之資料是否符合原先所傳送出之鑑別資訊來判斷基本輸入輸出系統102之運作狀況。當控制裝置104檢查出鑑別欄位TK所儲存之回應資訊中所包含之鑑別資訊不符合原先所傳送出之鑑別資訊時，控制裝置104便控制將資料欄位DATA中之執行紀錄資料儲存至儲存裝置106之除錯參考資料區110。此外，由於基本輸入輸出系統102週期性地(每隔一寫入週期)將暫存記憶體108中之執行記錄資料儲存至除錯參考資料區110。因此，控制裝置104亦可根據識別欄位SIG與資料長度欄位Log_Length中之資訊，將資料欄位DATA中自基本輸入輸出系統102前次儲存後的新增資料部分儲存至儲存裝置106之除錯參考資料區110。因此，若控制裝置104週期性地傳送回覆請求至基本輸入輸出系統102，並持續地檢查記憶體映射區112中的回應資訊，暫存記憶體108中的執行記錄資料將可被安全地移至除錯參考資料區110，而不會被漏失。在此情況下，每當系統當機時，使用者便可藉由讀取與分析儲存裝置106之除錯參考資料區110所儲存的執行記錄資料來進行系統除錯，以找出錯誤的地方。

綜上所述，本發明透過握手溝通機制使控制裝置104可將尚未被基本輸入輸出系統102儲存至儲存裝置106的執行紀錄資料儲存至儲存裝置106，如此一來，使用者便可藉由讀取與分析儲存於儲存裝置106之執行記錄資料來進行系統除錯，而能輕易且快速地找出錯誤的部分。相較於先前技術，本發明完全不需增加外部硬體電路，僅需透過現有的基本輸入輸出系統102與控制裝置104即可取得有助於除錯的訊息。而且，即使電腦系統發生當機而無法完成開機程序時，本發明亦能將執行記錄資料儲存下來作為除錯之用。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10．．．電腦系統

100．．．中央處理器

102．．．基本輸入輸出系統

104．．．控制裝置

106．．．儲存裝置

108．．．暫存記憶體

110．．．除錯參考資料區

112．．．記憶體映射區

20．．．流程

200、202、204、206、208、210、212、214．．．步驟

第1圖為本發明實施例一電腦系統之示意圖。

第2圖為本發明實施例之一流程之示意圖。

第3圖為執行紀錄資料儲存過程之一示意圖。

20．．．流程

200、202、204、206、208、210、212、214．．．步驟

Claims (16)

1. 一種用於一電腦系統之除錯方法，包含有：於一儲存裝置中定義一除錯參考資料區，以提供該電腦系統之一基本輸入輸出系統與一控制裝置存取資料；利用該控制裝置週期性地傳送出包含有一第一鑑別資訊之一回覆請求至該基本輸入輸出系統；於接收到該控制裝置所傳送出之該回覆請求時，利用該基本輸入輸出系統根據該回覆請求，傳送出包含有一第二鑑別資訊之一回應資訊至該控制裝置；利用該控制裝置檢查該回應資訊，並於該回應資訊中所包含之該第二鑑別資訊不符合原先所傳送出之該第一鑑別資訊時，將一執行紀錄資料儲存至該儲存裝置之該除錯參考資料區；判斷該電腦系統是否運作正常；以及於判斷結果為運作異常時，根據該執行紀錄資料，進行該電腦系統之一除錯程序。
2. 如請求項1所述之除錯方法，其中於該儲存裝置中定義該除錯參考資料區，以提供該電腦系統之該基本輸入輸出系統與該控制裝置存取資料之步驟包含有：利用該基本輸入輸出系統於該儲存裝置中定義出該除錯參考資料區，並確認該控制裝置可自該除錯參考資料區存取資料；以及利用該基本輸入輸出系統將該執行紀錄資料儲存至該除錯參考 資料區。
3. 如請求項2所述之除錯方法，其中利用該基本輸入輸出系統將該執行紀錄資料儲存至該除錯參考資料區之步驟另包含有：利用該基本輸入輸出系統通知該控制裝置開始進行一執行紀錄資料服務。
4. 如請求項2所述之除錯方法，其中利用該基本輸入輸出系統將該執行紀錄資料儲存至該除錯參考資料區之步驟包含有：利用該基本輸入輸出系統將一識別資訊、一資料長度資訊與該執行紀錄資料分別寫入一暫存記憶體之一識別欄位、一資料長度欄位與一資料欄位；以及利用該基本輸入輸出系統根據該識別資訊與該資料長度資訊，每隔一寫入週期將該執行紀錄資料寫入至該除錯參考資料區。
5. 如請求項4所述之除錯方法，其中利用該基本輸入輸出系統根據該回覆請求，傳送出包含有該第二鑑別資訊之該回應資訊之步驟包含有：利用該基本輸入輸出系統根據該回覆請求，將包含有該第二鑑別資訊之該回應資訊寫入該暫存記憶體之一鑑別欄位。
6. 如請求項5所述之除錯方法，其中利用該控制裝置檢查該回應資訊，並於該回應資訊中所包含之該第二鑑別資訊不符合原先所傳送出之該第一鑑別資訊時，將該執行紀錄資料儲存至該儲存裝置之該除錯參考資料區之步驟包含有：利用該控制裝置檢查該暫存記憶體之該鑑別欄位所記載之該回應資訊是否符合原先所傳送出之該第一鑑別資訊；以及 於檢查結果為不符合時，利用該控制裝置將該資料欄位之該執行紀錄資料儲存至該除錯參考資料區。
7. 如請求項6所述之除錯方法，其中於檢查結果為不符合時，利用該控制裝置將該資料欄位之該執行紀錄資料儲存至該除錯參考資料區之步驟包含有：於檢查結果為不符合時，利用該控制裝置根據該資料長度欄位所記載之該資料長度資訊，將該資料欄位之該執行紀錄資料之其中一部分儲存至該除錯參考資料區。
8. 如請求項1所述之除錯方法，其中利用該控制裝置檢查該回應資訊，並於該回應資訊中所包含之該第二鑑別資訊不符合原先所傳送出之該第一鑑別資訊時，將該執行紀錄資料儲存至該儲存裝置之該除錯參考資料區之步驟另包含有：利用該控制裝置偵測該回應資訊，並於該控制裝置於一第一期間內沒有偵測到該回應資訊時，利用該控制裝置將該執行紀錄資料儲存至該儲存裝置之該除錯參考資料區。
9. 一種電腦系統，包含有：一儲存裝置；一基本輸入輸出系統，用來於該儲存裝置中定義一除錯參考資料區；一控制裝置，用來週期性地傳送出包含有一第一鑑別資訊之一回覆請求至該基本輸入輸出系統；以及一暫存記憶體，用來暫存一執行紀錄資料；其中，於接收到該控制裝置所傳送出之該回覆請求時該基本輸入 輸出系統根據該回覆請求傳送出包含有一第二鑑別資訊之一回應資訊至該控制裝置，於該回應資訊中所包含之該第二鑑別資訊不符合原先所傳送出之該第一鑑別資訊時，該控制裝置將該暫存記憶體中之該執行紀錄資料儲存至該儲存裝置之該除錯參考資料區。
10. 如請求項9所述之電腦系統，其中於定義出該除錯參考資料區及確認該控制裝置可自該除錯參考資料區存取資料後，該基本輸入輸出系統將該執行紀錄資料儲存至該除錯參考資料區。
11. 如請求項10所述之電腦系統，其中該基本輸入輸出系統通知該控制裝置開始進行一執行紀錄資料服務。
12. 如請求項10所述之電腦系統，其中於一識別資訊、一資料長度資訊與該執行紀錄資料分別被寫入該暫存記憶體之一識別欄位、一資料長度欄位與一資料欄位之後，該基本輸入輸出系統根據該識別資訊與該資料長度資訊，每隔一寫入週期將該執行紀錄資料寫入至該除錯參考資料區。
13. 如請求項12所述之電腦系統，其中該基本輸入輸出系統根據該回覆請求，將包有該第二鑑別資訊之該回應資訊寫入該暫存記憶體之一鑑別欄位。
14. 如請求項13所述之電腦系統，其中於檢查出該暫存記憶體之該鑑別欄位所記載之該回應資訊不符合原先所傳送出之該第一鑑別資訊時，該控制裝置將該資料欄位之該執行紀錄資料儲存至該除錯參考資料區。
15. 如請求項14所述之電腦系統，其中於檢查出該暫存記憶體之該 鑑別欄位所記載之該回應資訊不符合原先所傳送出之該第一鑑別資訊時，該控制裝置根據該資料長度欄位所記載之該資料長度資訊，將該資料欄位之該執行紀錄資料之其中一部分儲存至該除錯參考資料區。
16. 如請求項9所述之電腦系統，其中該控制裝置偵測該回應資訊，並於該控制裝置於一第一期間內沒有偵測到該回應資訊時，該控制裝置將該執行紀錄資料儲存至該除錯參考資料區。