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(shí)現(xiàn).pdf

1、大部分智能電子系統(tǒng)都離不開(kāi)啟動(dòng)代碼、操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)或移植。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，軟件的設(shè)計(jì)復(fù)雜度和調(diào)試難度也越來(lái)越大。大型程序的開(kāi)發(fā)離不開(kāi)良好的處理器硬件調(diào)試的支持，特別是啟動(dòng)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(kāi)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(duì)目前主流的多核多線(xiàn)程處理器的支持還存在一些缺陷，尚不夠完善。本文針對(duì)自主

2、X3處理器，采用指令插入方法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了支持多線(xiàn)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(duì)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(jì)實(shí)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(shí)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(xiàn)指令提交流水站相應(yīng)控制信號(hào)的方法，提出了一套實(shí)現(xiàn)指令地址斷點(diǎn)、指令斷點(diǎn)、數(shù)據(jù)斷點(diǎn)等匹配與處理的技術(shù)方案。由于內(nèi)核流水線(xiàn)采用分支預(yù)測(cè)、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(jìn)行斷點(diǎn)匹配，必然導(dǎo)致斷點(diǎn)的誤觸發(fā)，如何解決這一問(wèn)題是內(nèi)核調(diào)試支持部件設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。本文提出復(fù)用流水線(xiàn)指令提交站控制信號(hào)并從取指站開(kāi)始逐站傳遞指令地址的方案，解決了指令地址斷點(diǎn)匹配誤觸發(fā)問(wèn)題，避免了復(fù)雜的流水線(xiàn)行為分析問(wèn)題，使得本設(shè)計(jì)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(jì)實(shí)現(xiàn)了單個(gè)內(nèi)核的調(diào)試支持部件（DSU）。該部件設(shè)計(jì)方案利用內(nèi)核本身的流水線(xiàn)并針對(duì)調(diào)試加

4、以部件改造，以較少的硬件代價(jià)實(shí)現(xiàn)了對(duì)流水線(xiàn)的運(yùn)行控制、指令插入等操作，使得DSU能夠接收來(lái)自宿主機(jī)的調(diào)試命令，執(zhí)行程序停頓/運(yùn)行控制、指令斷點(diǎn)和數(shù)據(jù)斷點(diǎn)設(shè)置、硬件斷點(diǎn)和軟件斷點(diǎn)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(jì)實(shí)現(xiàn)了針對(duì)X3處理器的調(diào)試命令接口協(xié)議和部件，將來(lái)自片外ICE的調(diào)試命令轉(zhuǎn)換為DSU接口報(bào)文，并傳遞到目標(biāo)內(nèi)核。宿主機(jī)調(diào)試軟件采