Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/AppliedMicroSys/D19890126Elc029.shtml

Заказная ИС управляемого запуска, увеличивающая быстродействие 32-разрядного эмулятора до 33 МГц и более

УДК 621.3.049.77

Джон Новеллино (John Novellino)
Редакция Electronics

John Novellino. Custom trigger chip speeds 32-bit emulator to 33 MHz and beyond, ED, 1989, No.2, pp.77,78.

Создана ИС, позволяющая инженерам, работающим с наиболее скоростными процессорами, например моделью 68030, реализовать максимальное потенциальное быстродействие проектируемых систем.

Изготовители эмуляторов сталкиваются с серьезными трудностями даже тогда, когда пытаются удовлетворить нужды специалистов, занятых отладкой современных микропроцессорных систем. Каким же путем им удастся создавать эмуляторы, которые не будут быстро устаревать в таких условиях, когда сложность систем растет буквально на глазах, а их быстродействие, как ожидают, почти удвоится в ближайшие несколько лет? Ответ на этот вопрос предложила фирма Applied Microsystems Corp. Созданные ею заказные ИС и модульные аппаратные и программные средства позволяют согласовать по быстродействию ее 32-разрядный эмулятор EL3200 с 33-МГц скоростями современных процессоров, причем особенности такого решения открывают возможность для повышения рабочей частоты до 60 МГц, что станет актуальным, когда в ближайшем будущем процессоры выйдут на этот уровень быстродействия.

Первым микропроцессором, который начал обслуживаться эмулятором EL3200 (его программы выполняются на АРМ, функционирующих под управлением ОС Unix, VMS и MS-DOS), стал микропроцессор 68030 фирмы Motorola. Зонд-приставка эмулятора, предназначенный для работы с 68030, делает возможным эмуляционный анализ в реальном времени без интервалов ожидания вплоть до частоты 33 МГц; при использовании целевой памяти (память целевой системы) зонд можно будет применять на частотах до 60 МГц, когда станут доступны 60-МГц варианты указанного процессора. Зонд для работы с процессором 68020 появится в ближайшее время.

Помимо высокой скорости эмулятор EL3200 имеет и такие примечательные особенности, как интерфейсы с локальными сетями Ethernet (реализуемые на толстых или тонких проводах) и с портами RS-232. Планируется и выпуск соответствующего интерфейса SCSI (для сопряжения с малыми вычислительными системами). Применение в сочетании с эмулятором усовершенствованного варианта системы Advanced Event System (AES) с повышенным быстродействием фирмы Applied Microsystems даст пользователям возможность точно определять и задавать участки и условия запуска при выполнении программ с многоуровневым вложением. Эта система, в которой используются запуски в «стиле» логического анализатора для управления в реальном времени эмуляцией трассировки или прерываний в контрольных точках, также весьма эффективна для определения неисправностей в аппаратных средствах и отладки в процессе интеграции аппаратных и программных средств в единый комплекс.

Чтобы удовлетворить требованиям, предъявляемым высокими микропроцессорными скоростями, фирма Applied Microsystems применила ту же технологию, по которой изготавливаются микропроцессоры, и реализовала собственную запускающую HCMOS-схему. «Мы могли бы попытаться использовать матрицы ЭСЛ-вентилей или даже ЭСЛ МИС,— говорит Ричард С. Йенсен, вице-президент Applied Microsystems по разработке новых изделий.— Однако такое решение потребовало бы выделения на схемной плате большой площади для их размещения. В результате передача сигнала с одной стороны платы на другую приводила бы к недопустимым временным задержкам».

В новой ИС использованы возможности, обеспечиваемые восемью уникальными командами прерывания по контрольным точкам (ВКРТ) фирмы Motorola, а также соответствующими циклами подтверждения таких прерываний, чтобы вводить восемь контрольных точек, обеспечивающих реализацию прерываний программы в реальном времени без какого-либо «проскакивания». Проблема «проскакивания» возникает в связи с тем, что микропроцессорные команды могут выполняться как при работе с кэш-памятью, так и в конвейерном режиме.

В более ранних архитектурах момент времени, в который производилось чтение команды (момент доступа), и момент времени, в который начиналось ее выполнение, совпадали. При работе же с кэш-памятью и конвейеризации начальные моменты доступа и выполнения различны, и, наблюдая за процессорной шиной, можно определить лишь момент доступа. При анализе нужно знать не только время начала выполнения, но его необходимо получить достаточно рано, чтобы эмулятор мог осуществить прерывание до того, как команда будет выполнена. В противном случае останов произойдет не на той команде, где он «планировался», а после исполнения этой и, возможно, ряда последующих команд.

Заказная ИС получила название Adiset, что является английским акронимом следующих операций: addres detection (детектирование адреса), instruction save (запись в память команды) и execution tally (число выполнений). Работая под управлением AES-системы, ИС детектирует адрес, на котором должно произойти требуемое прерывание, записывает в память исходную команду и вводит в шину одну из процессорных команд ВКРТ, откуда последняя загружается в кэш-память команд. Если эта ВКРТ-команда выполняется, то в цикле подтверждения прерывания в контрольной точке производится соответствующее уведомление ИС Adiset.

После этого ИС вводит в шину данных исходную команду с целью продолжения выполнения программы или подачи сигнала ошибки шины на BERR-линию, в результате чего на эмулятор выдается вектор запрещенной команды. После выполнения первой команды в контрольной точке инженеры могут воспользоваться одним из двух 32-разрядных счетчиков эмулятора EL-3200, чтобы запросить его реализовать эту команду n раз.

В состав эмулятора входят базовый модуль, модуль зонда, факультативные модули сверлейной памяти и управляющие программные средства, выбираемые посредством меню (рис.1). В числе средств базовой системы находится и 256-кбайт оверлейная память. Базовое устройство обеспечивает управление эмулятором, средствами связи с главной системной машиной и пользователем, системой запуска и обслуживания прерываний по контрольным точкам и источником питания. В состав зонда, в свою очередь, входят функциональные средства, специализированные с учетом особенностей целевой системы, соединения с наконечниками зонда и соединения с шиной целевой системы. Непосредственно на модуле зонда «этажеркой» устанавливаются два модуля оверлейной памяти емкостью по 512 кбайт или 1 Мбайт.

Модульная конструкция эмулятора EL3200 упрощает процедуру изменения его возможностей. Оверлейная память и другие факультативные средства могут устанав
Рис.1. Модульная конструкция эмулятора EL3200 упрощает процедуру изменения его возможностей. Оверлейная память и другие факультативные средства могут устанавливаться «этажеркой» поверх зондового модуля.

Модульная конструкция системы обеспечивает максимальную гибкость и сокращает до минимума стоимость ее будущих усовершенствований. Например, поскольку программные средства загружаются в базовый модуль из главного системного компьютера, некоторые усовершенствования могут быть реализованы как усовершенствования аппаратных средств, а не как замены на уровне плат. Могут, естественно, производиться и замены плат, которые позволяют расширить управляющие возможности эмулятора и повысить скорость работы.

Что касается модуля зонда, то можно отметить, что замена плат дает возможность вводить дополнительные средства, ориентированные на специфические цели, а будущие факультативные устройства можно устанавливать «этажеркой» на зондовый модуль — точно так же, как монтируется оверлейная память. Новые процессоры можно разместить, если заменить зондовые модули. Ввод дополнительных средств непосредственно в зондовый модуль позволяет размещать их в непосредственной близости от целевого устройства, благодаря чему сокращаются задержки сигналов в передающих линиях.

Микропроцессор, подвергаемый эмуляции, вставляется в соединительное гнездо, расположенное на конце короткого кабеля, который выходит из зондового модуля. Само соединительное гнездо вставляется в микропроцессорное гнездо целевой системы. С целью достижения максимального быстродействия наконечники зонда могут применяться без буферной памяти или же для их буферизации следует воспользоваться высокоскоростными ЗУ обратного магазинного типа. При использовании буферизации пользователь получает в свое распоряжение полный набор средств диагностики целевой системы, включая средства тестирования ЗУПВ и осцил-лографические контуры, предназначенные для проверки аппаратуры целевой системы. Установка микропроцессора и буферов на наконечниках зонда также способствует минимизации задержек, возникающих в передающих линиях.

Управляющие программные средства эмулятора EL3200 представляют собой многозадачную систему, которая дает возможность пользователю формировать на экране несколько окон (рис.2). В состав системы входят обширные вспомогательные средства по каждому меню, функционирующие в оперативном режиме, а также средства выдачи подсказок пользователю и сообщений об ошибке, а командная линия позволяет постоянно демонстрировать оператору все альтернативы, открытые для него при выполнении текущей операции. Пользователи могут задавать размеры и положения окон в соответствии со своими нуждами. В процессе работы для совершения переходов между окнами достаточно двух нажатий на клавиши.

Выбираемые посредством меню программные средства, которые управляют работой эмулятора EL3200, дают возможность пользователям задавать индивидуальные э
Рис.2. Выбираемые посредством меню программные средства, которые управляют работой эмулятора EL3200, дают возможность пользователям задавать индивидуальные экранные форматы с несколькими окнами. Выбор размеров и положений этих окон производится с учетом конкретных нужд пользователей.

Используя системные просмотровые окна, оператор во время прогона эмуляторных программ может осуществлять динамический контроль переменных или содержимого специфических областей памяти. Эмулятор также имеет строб-функцию, обеспечивающую обновление информации во всех активных окнах каждую секунду. Наличие диагностического окна целевой системы помогает выделять наиболее значимые неисправности аппаратных средств, предоставляя пользователю возможность детального управления системой. В состав средств диагностики входят ЗУПВ, а также блок формирования сигналов чтения/записи, импульса сброса и сигналов, необходимых для осуществления контроля циклическим избыточным кодом.

Оверлейная память

Оверлейная память, которая заменяет всю целевую память или же часть ее, служит для решения нескольких задач. Она позволяет пользователям приступать к отладке программы еще до того как им станет доступным оборудование целевой системы, выполнять диагностические или тестовые программы в процессе доводки аппаратных средств или предотвращать несанкционированный доступ к адресному пространству ППЗУ либо к защищенному адресному пространству в процессе интеграции аппаратных и программных средств. Модули оверлейной памяти также позволяют легко организовать прерывания по конкретным адресам и диапазонам адресов, причем с использованием квалификаторов чтения, записи и состояния.

AES-система позволяет выполнять более сложную отладку, которая требуется в случае работы с конечным автоматим. В процессе такой отладки пользователи могут при помощи компараторов задавать логические комбинации значений адресов, данных, состояний, счетчиков и входных сигналов запуска. При возникновении указанных условий эмулятор может произвести прерывание, выдать сигнал управления трассировкой, совершить приращение двух счетчиков реального времени, привести в активное состояние выход запускающего устройства или произвести переключение в другое логическое состояние. Могут засылаться на хранение в память таблицы контрольных точек, файлы символов и карты оверлейных модулей.

Если эмулятором EL3200 воспользуются проектировщики, работающие на ассемблере, то с его помощью они смогут осуществлять отладку в полном символьном режиме. Система также рассчитана на совместную работу с рядом кросс-ассемблеров, кросс-компиляторов и отладчиков программ, написанных на языках высокого уровня. Эмулятор оснащен трассировочной памятью емкостью 16К*144 бит. Фирма планирует выпустить трассировочную память емкостью 64*256 бит.

Базовый вариант системы EL3200, включая интерфейс с сетью Ethernet, программные средства главной системы и 256-кбайт оверлейную память, стоит 40 тыс. долл. Модуль оверлейной памяти емкостью 512 кбайт стоит 10 тыс. долл., а емкостью 1 Мбайт — 12,5 тыс. долл. Эмулятор появится в продаже во II квартале 1989 г.

Applied Microsystems Corp., 5020 148th Ave. NE,
P.O.Box 97002, Redmond, WA 98073-9702; (206) 882-2000

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 62, No.02 (807), 1989г - пер. с англ. М.: Мир, 1989, стр.95

Electronics Design Vol.37 No.1 January 12, 1990 A VNU Bisiness Publication

Electronics Design Vol.37 No.2 January 26, 1990 A VNU Bisiness Publication

John Novellino. Custom trigger chip speeds 32-bit emulator to 33 MHz and beyond, ED, 1989, No.2, pp.77,78.

Раздел: МЕТОДЫ, СХЕМЫ, АППАРАТУРА

Тема:     Средства отладки





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/AppliedMicroSys/D19890126Elc029.shtml