基于指令插入技術(shù)的多核處理器調(diào)試系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與實現(xiàn).pdf

1、大部分智能電子系統(tǒng)都離不開啟動代碼、操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序的開發(fā)或移植。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，軟件的設(shè)計復(fù)雜度和調(diào)試難度也越來越大。大型程序的開發(fā)離不開良好的處理器硬件調(diào)試的支持，特別是啟動代碼和操作系統(tǒng)的調(diào)試更需要處理器本身硬件調(diào)試系統(tǒng)的支持。研究人員已經(jīng)提出了多種調(diào)試技術(shù)和方法，部分技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于軟件開發(fā)領(lǐng)域，如ICE、調(diào)試代理、軟件仿真等。但這些調(diào)試技術(shù)對目前主流的多核多線程處理器的支持還存在一些缺陷，尚不夠完善。本文針對自主

2、X3處理器，采用指令插入方法設(shè)計實現(xiàn)了支持多線程的單核調(diào)試支持部件。在單核調(diào)試支持部件的基礎(chǔ)上針對多核系統(tǒng)，提出了一種異步互連結(jié)構(gòu)。并在此基礎(chǔ)上設(shè)計實現(xiàn)了自主多核處理器調(diào)試系統(tǒng)。該調(diào)試系統(tǒng)能夠同時支持處理器Bootloader調(diào)試和操作系統(tǒng)調(diào)試。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于復(fù)用內(nèi)核流水線指令提交流水站相應(yīng)控制信號的方法，提出了一套實現(xiàn)指令地址斷點、指令斷點、數(shù)據(jù)斷點等匹配與處理的技術(shù)方案。由于內(nèi)核流水線采用分支預(yù)測、指令亂序發(fā)

3、射等技術(shù)，在取指流水站依據(jù)指令地址進行斷點匹配，必然導(dǎo)致斷點的誤觸發(fā)，如何解決這一問題是內(nèi)核調(diào)試支持部件設(shè)計的難點之一。本文提出復(fù)用流水線指令提交站控制信號并從取指站開始逐站傳遞指令地址的方案，解決了指令地址斷點匹配誤觸發(fā)問題，避免了復(fù)雜的流水線行為分析問題，使得本設(shè)計方案具有良好的通用性，適用于各種具有指令順序提交特征的處理器。⑵基于指令插入方法設(shè)計實現(xiàn)了單個內(nèi)核的調(diào)試支持部件（DSU）。該部件設(shè)計方案利用內(nèi)核本身的流水線并針對調(diào)試加

4、以部件改造，以較少的硬件代價實現(xiàn)了對流水線的運行控制、指令插入等操作，使得DSU能夠接收來自宿主機的調(diào)試命令，執(zhí)行程序停頓/運行控制、指令斷點和數(shù)據(jù)斷點設(shè)置、硬件斷點和軟件斷點設(shè)置、變量查看與更新等多種復(fù)雜的調(diào)試操作。⑶提出了一種片上異步互連協(xié)議----CLB，基于CLB構(gòu)建了自主多核處理器X3的調(diào)試系統(tǒng)。設(shè)計實現(xiàn)了針對X3處理器的調(diào)試命令接口協(xié)議和部件，將來自片外ICE的調(diào)試命令轉(zhuǎn)換為DSU接口報文，并傳遞到目標內(nèi)核。宿主機調(diào)試軟件采