Устройство для отладки программно-аппаратных комплексов Советский патент 1993 года по МПК G06F11/28 

(Л

С

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при отладке программ, а также при регулировке программных устройств. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет разметки записанной магистрали, а также организации различных режимов отладки и сокращение аппаратных затрат. Устройство совместно с отлаживаемой ЭВМ составляет двухмашинную систему, в которой элементы (блоки), соединенные с шиной 3, поочередно доступны обеим машинам (отлаживаемой и управ- ляющей). Подключение к этой шине конкретной ЭВМ производится через магистральные приемопередатчики(МПП)9 и 10, которые управляются триггером 4. Элемен

ч|

Ч)

ел

4 О

4

фиг.1

ты, соединенные с шиной 2, доступны только управляющей ЭВМ 1. Обмен данными между ЭВМ (управляющей и отлаживаемой) и другими узлами устройства осуществляется посредством шин 2 и 3, МПП 9 и 10 и селекторов-контроллеров 7 и 8 по дисциплине обмена интерфейса МПИ в соответствии с ГОСТом 26765.51-85. При этом из возможных в интерфейсе МПИ четырех режимов обмена используется два: Адресный обмен и Режим прерывания, В качестве ведущего при адресном обмене используется ЭВМ 1 или отлаживаемая ЭВМ, в качестве ведомого - селекторы-контроллеры 7 (при обмене по шине 2) и 8 (при обмене по. шине 3). Селекторы настроены на определенные адреса и опознают их при появлении на шинах 2 и 3 соответственно. 8 случае опознавания адреса соответствующий селектор- контроллер вырабатывает требуемый

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при отладке программ, а также при регулировке программных устройств.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет разметки записанной магистрали, а также организации различных режимов отладки и сокращение аппаратурных затрат.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - возможный вариант схемы блока управления записью магистрали.

Устройство содержит управляющую мм- ниЭВМ 1, внутреннюю магистраль 2, разряды 2.1-2.3 шины данных магистрали 2, магистраль переменной доступности 3, разряды 3.1-3.7 шины данных магистрали 3, триггер 4 управления, триггеры 5 и 6 прерываний, селекторы-контроллеры 7 и 8, магистральные приемопередатчики 9 и 10 (в дальнейшем МПП9 и МПП 10) элемент 1И- ИЛЙ 11, триггер прерывания 12, регистр управления 13, учетчик длины записи 14, блок оперативной памяти IS, схему сравнения 16, схему сравнений 17, блок управления записью магистрали 1.6, регистр меток 19, элементы И 20 и 21, вход 22 магистрали отлаживаемой ЭВМ, входы 23 и24 разрешения прерывания от отлаживаемой ЭВМ, вход 25 сигнала сопровождения, команды отлаживаемой ЭВМ, выходы 26 и 27 запросов на прерывание отлаживаемой ЭВМ, выход 28 сигнала синхронизации, выход 29 сигнала сопровождения команды ЭВМ 1,

ответный сигнал в шину 2 (или 3) и управляет посредством множества управляющих сигналов {х} (или {у}) выдачей и приемом данных на конкретный элемент. Процесс отладки ЭВМ с помощью предложенного устройства сводится к выполнению оператором некоторой последовательности операций, анализу результатов, исправлению ошибок к повторению (при необходимости) этих действий. Операции инициируются с клавиатуры из состава ЭВМ 1. При нажатии клавиш запускается соответствующая программа в ЭВМ 1, в которой производятся необходимые действия с содержимым областей памяти, регистров, триггеров, отображаются результаты операции. Основные группы операций, выполняемые устройством, следующие: операции с памятью, операции с программы, операции с записями. 1 з. п. ф-лы, 2 ил,

выходы 3.0-32 разрядов регистра управления 13, входы 33-37 блока управления записью магистрали 18. выходы 38-40 блока 18, входы-выходы 41-45 блока 15.

В качестве МПП 9 и 10 могут быть использованы микросхемы 588ВА1, в качестве селекторов-контроллеров 7 и 8 - микросхемы 588ВП И588ВТ 1.

Каждая из магистралей 2, 3 и 22 содержит двунаправленные шину адреса данных и шину управления обменом, предусмот ренные ГОСТом 26765.51-86 для магистрального параллельного интерфейса (интерфейс МПИ).

. Блок 15 предназначен для хранения оперативной информации {исходных данных, результатов операций, переменные программы и т. д.) а также для записи состояний магистрали 3. Отличие блока 15 от традиционных ОЗУ состоит в том, что оно должно обеспечивать как обращение (чтение и запись) так и последовательную запись адреса и данных шины,подключенной ко входу 45 блока 15. В качестве блока 15

может быть использовано устройство по авт. ев; СССР N° 1472910.,

Основными функциями блока 18 управления записью магистрали являются: разрешение последовательной записи в блок 15,

включение триггера прерывания 12 после окончания последовательной записи, формирование счетных импульсов для счетчика 14 длины записи. Возможный вариант схемы блока 18 приведен на фиг. 2 где: 46 элемент И, 47, 38 - триггеры, 49 - элемент И. Возможны и другие варианты.

Устройство работает следующим образом.

Предложенное устройство совместно с отлаживаемой ЭВМ составляет двухмашинную систему, в которой элемент (блоки) соединенные с магистралью 3, поочередно доступны обеим машинам (отлаживаемой и управляющей). Подключение к этой магистрали конкретной машины производится через МПП9 и 10, которые управляются триггером 4. Элементы, соединенные с шиной 2, доступны только управляющей ЭВМ

(ЭВМ1),. ;

Обмен данными между ЭВМ (управляющей или отлаживаемой) и другими узлами устройства осуществляется посредством шин 2 и 3, МПП9 и 10 и селекторов-контроллеров 7 и 8 по дисциплине обмена интерфейса МПИ в соответствии с ГОСТ 26765 51-86. При этом из возможных в интерфейсе МПИ четырех режимов обмена используется два:адресный обмен и режим прерывания. В качестве ведущего при адресном обмене используется ЭВМ1 или отлаживаемая ЭВМ, в качестве ведомого - селекторы- контроллеры 7 (при обмене по шине 2) или 8(при обмене по шине 3). Селекторы настроены на определенные адресам опознают их при появлении на шинах 2 и 3-соответствен- но. В случае опознания адреса соответствующий селектор-контроллер вырабатывает требуемый ответный сигнал в шину 2 (или 3) и управляет посредством множества управляющих сигналов Z или Y выдачей и приемом данных на конкретный элемент триггер 4, триггер 13 и т.д.).

Процесс отладки ЭВМ с помощью предложенного устройства сводится к выполнению,оператором некоторой последовательности операций, анализу результатов, исправлению ошибок и повторению (при необходимости) этих действий. Операции инициируются с клавиатуры из состава ЭВМ1. При нажатии клавиши запускается соответствующая программа в. ЭВМ1, в которой производятся определенные действия с содержимым областей памяти, регистров, триггеров, отображаются результаты операции. Основные группы операций, выполняемые устройством следующие: с памятью, операции с программой, операции с записями.

Посредством операций с памятью анализируется состояние ячеек памяти отлаживаемой ЭВМ в определенных точках программы, засылаются исходные данные в триггер 4, регистр 13, счетчик 14, схему сравнения 17 и блок 15 для последующего

использования их при выполнении операций с программами и т.д. Операции с памятью выполняются следующим образом: пересылкой с ЭВМ1 определенной констан- ты по определенному адресу производится установка триггеров 4-6. При этом селектор-контроллер 7, опознав адрес, выдает управляющие сигналы, которые разрешают ввод в триггеры 4-6 информации с опреде0 ленных разрядов шины 2. Для пересылки информации в узлы 13-15 и 17,а также для чтения с блока 15 ЭВМ1 предварительно устанавливает триггер 4 в состояние 1, что обеспечивает трансляцию всех сигналов

5 (информационных и управляющих через МПП9между шинами 2 и 3, после чего ЭВМ 1 производит запись требуемой информации, в узлы 13-15, 17 по адресам, присвоенным этим узлам. При этом записью управляет

0 селектор-контроллер 8, формируя множество управляющих сигналов.

Чтение ячеек памяти отлаживаемой ЭВМ производится в следующей последовательности. ЭВМ1 записывает в фиксиро5 ванную ячейку блока 15 адрес ячейки

отлаживаемой ЭВМ, которую требуется

прочитать, затем переписывает в опредё- ленное место блока 15 программу чтения,

после чего устанавливает в нулевое состоя0 ние триггер 4 и в единичное состояние триггер 5. Сигнал с триггера 5 является для отлаживаемой ЭВМ запросом на прерывание с фиксированным адресом-вектором прерывания. Войдя в прерывание, отлажи5 вземая ЭВМ через шину 22, ММП10 и шину 3 производит чтение и выполнение программы, предварительно записанной в блок 15. В этой программе .производится чтение ячейки памяти, заданной адресом в фикси0 рованной ячейке блока 15, и запись ее содержимого в другую фиксированную ячейку блока 15. После этого в этой же программе включается триггер 12 и производится выход из прерывания. Сигналом с триггера 12

5 выдается прерывание программы ЭВМ1. В программе прерывания, вызванной сигналом триггера 12 производится чтение и отображение содержим.ого второй фиксированной ячейки блока 15. Запись в

0 ячейку памяти отлаживаемой ЭВМ аналогична чтению. Отличие состоит в том, что ЭВМ1 записывает для отлаживаемой ЭВМ а блок 15 иную программу (программу записи вместо программы чтения) и кроме того, сло5 во данных во вторую фиксированную ячейку. Устройство выполняет также любые друг ие операции с памятью, используемые в отладочных системах.

Основные операций с программой: синхронизация по адресу, запись магистрали,

слежение, шаговое выполнение программы. Для выполнения операций с программой ЭВМ1 предварительно, посредством операций с памятью, засылает следующие исходные данные: адрес синхронизации в схему сравнения 17, режим работы в регистр управления 13, длину записи магистрали в счетчик 14, начальный адрес записи в счетчик адреса из состава блока 15. Выходы регистра управления 13 имеют следующие назначение: выход 30 определяет,какую из магистралей 2 или 22 сравнивать и записывать, выход 31 разрешает приостанов отлаживаемой программы по сравнению, выход 33 разрешает включение записи магистрали по сравнению.

Для операции Синхронизация по адресу в регистр 13 засылается нулевая константа, затем триггер 4 устанавливается в нулевое состояние. После переключения триггера 4 содержимое магистрали отлаживаемой ЭВМ через вход 22, МПП10 и магистраль 3 поступает на вход блока сравнения. При появлении на входе 22 адреса, равного записанному в схеме 17, на выходе 28 сформируется импульс, которым можно синхронизировать осциллограф.

Для операции Запись магистрали ЭВМ1 устанавливает регистр 13 в нулевое состояние, включает по входу 34 триггер 47 блока 18 и переключает триггер 4 в нулевое состояние. После переключения триггера 4 на выходе схемы сравнения 16 сформируется сигнал, разрешающий прохождение сигнала с выхода 40 блока 18 через элемент И 21 на вход 41 блока 15. При наличии сигнала на входе 41 происходит последовательная запись в ОЗУ 15 состояния магистрали по входу 45, к которому подключена в данном случае магистраль отлаживаемой ЭВМ через вход 22. МПП10 и шину 3. При поступлении на вход22 адреса, равного записанному в схеме 17, на выходе схемы сформируется сигнал сравнения, который через вход 33 включает в блоке 18 триггер 48, разрешающий выдачу импульсов через выход 38 на счетный вход счетчика 14. После этого запись магистрали в блок 15 будет продолжаться до тех пор, пока со счетчика 14 не сформируется сигнал переноса, который через вход 37 выключит триггер 47 в блоке 1$, что приведет к снятию сигнала разрешения последовательной записи на входе 41 ОЗУ 15.

Параллельно с записью магистрали в блок 15 по отдельным разрядам записываются метка сравнения и метка сопровождения команды, которые поступают на входы 43 и 44 блоха 15 соответственно со схемы

сравнения 17 и входа 27 (через элемент 2И- ИЛИ11)..

Одновременно с прекращением записи магистрали на выходе 39 блока 18 формируется импульс, который включает триггер 12 запроса на прерывание. В программе прерывания ЭВМ1 переключает триггер 4 в состояние 1, и начинает анализ записанной магистрали. Таким образом, результатом

0 операции Запись магистрали является запись в блок 15 массива данных, в котором последовательно записано состояние магистрали 22 (адреса и данных) при выполнении определенного участка программы отлажи5 ваемой ЭВМ, соответствующие состояния в массиве отмечены метками сравнения и сопровождения команды. В интерфейсе МПИ машины адреса и данных совмещены, а в записанном массиве поочередно записаны

0 адреса, существующие в магистрали при выполнении отлаживаемой программы и данные по этим адресам.

Для операции Слежение ЭВМ1 засылает в счетчик 14 число 1 и устанавливает

5 регистр управления 13 в следующее состояние: выход 30 - 0, выход 31-0, выход 32 - 1. После этого ЭВМ 1 переключает триггер 4 в нулевое состояние, что подключает шину 3 к отлаживаемой ЭВМ (через вход 22 и

0 МПП10). При появлении на входе 22 адреса, равного записанному в схеме 17 сравнения, последним формируется импульс, который через вход 36 включает триггер 47 и триггер 48 блока 18, что создает условие для записи

5 магистрали в блок 15 через вход 45 (аналогично операции Запись магистрали). Запись магистрали .прекратится при появлении переноса со счетчика 14. Поскольку в счетчик 41 записано число 1, то

0 перенос появится по второму импульсу с выхода 38 блока 18 (это соответствует второй после сравнения адреса метке сопровождения команды, поступающей на блок 18 через вход 35), то есть в блок 15 зэписа5 лось состояние магистрали при выполнении такой команды, адрес которой соответствует адресу синхронизации.

После записи магистрали по импульсу с . выхода 39 блока 18 включается триггер 12,

0 вызывающий прерывание в ЭВМ1. В программе прерывания производится поиск метки сравнения в блоке 15, преобразование и отображение данных, записанных в ячейках блока 15, ограниченных меткой

5 сравнения (нижняя граница) и меткой командного слова (верхняя граница). В результате операции слежение на индикаторе в ЭВМ1 отображены данные, характеризующие выполнение команды по заданному адресу программы.

Шаговое выполнение программы осуществляется посредством двух опера- ций: Включение шагового режима, шаг. Первая операция выполняется однократно, осуществляя подготовку к шаговому выполнению программы, вторая - многократно, инициируя собственно шаговое выполнение программы. В первой операции ЭВМ1 загружает в блок 15 программу для отлаживаемой ЭВМ (программа обработки прерывания по триггеру 6) и устанавливает триггер 13 в следующее состояние: выход 30 - О, выход 31-1, выход 32-1, после этого триггер 4 переключается в состояние 0.

До шагового выполнения программы необходимо операции Синхронизация по адресу записать в схему сравнения 17 адрес желаемого начала шагового выполнения. При появлении на шине 2 адреса, записанного в схеме сравнения 17, последний вырабатывает сигнал, который через схему И20 включает триггер 6 и вызывает прерывание текущей программы отлаживаемой ЭВМ, В программе прерывания, ранее загруженной в блоке 15, читается адрес очередной команды на стеке отлаживаемой ЭВМ (запись в стек адреса очередной команды происходит при входе в прерывание) и переписывается в схему 17 сравнения. После этого программа переводит отлаживаемую ЭВМ в состояние ожидания (команда WAfT). Из этого состояния отлаживаемая ЭВМ может выйти только при поступлении очередного запроса на прерывание.

Таким образом, результатом операции Включение шагового режима является перевод отлаживаемой ЭВМ в режим ожидания и появление в схеме сравнения 17 адреса очередной команды текущей программы отлаживаемой ЭВМ.

Операция Шаг инициируется ЭВМ1 в случае, когда отлаживаемая ЭВМ находится в состоянии ожидания. В операции Шаг ЭВМ1 записывает в блок 15 программу для прерывания по триггеру 5, записывает число 1 всчетчик 14, затем переключает триггер 4 в 0, включает триггер 5. Программа прерывания по триггеру 5 в данном случае состоит из команды РТ1 (команда выхода из прерывания), поэтому после включения триггера 5 отлаживаемая ЭВМ входит в прерывание и сразу же выходит из прерывания с возвратом на команду, следующую за командой WAIT, т.е. включением триггера 5 отлаживаемая ЭВМ выводится из состояния ожидания, После команды в программе прерывания по триггеру 6 следует команда РТ1, после выполнения которой осуществляется возврат на очередную команду текущей программы, отлаживаемой ЭВМ.

Поскольку адрес этой команды в предыдущей операции был занесен в схему 17 сравнения, то при ее выполнении сформируется импульс на выходе схемы 17, по которому

идентично операции Слежение осуществляется запись магистрали для одной команды, а также отображение результата в ЭВМ1. Кроме этого, импульсов со схемы 17 через элемент 1/120 включается триггер б,

0 который вызывает прерывание программы отлаживаемой ЭВМ после текущей команды. В прерывании по триггеру 6 выполняется та же программа, что и в операции включение шагового режима в результате

5 чего в схему сравнения 17 заносится адрес очередной команды отлаживаемой ЭВМ и отлаживаемая ЭВМ переходит в режим ожидания. Таким образом, в операции Шаг выполнена одна команда текущей програм0 мы отлаживаемой ЭВМ, результаты отображены в ЭВМ1, отлаживаемая ЭВМ переведена в состояние ожидания.

По следующей операции Шаг выполняется очередная команда текущей про5 граммы отлаживаемой ЭВМ.

Рассмотренные операции с программой можно выполнять и над программами ЭВМ 1 (управляющей ЭВМ). При этом отличие состоит в том, что, э регистре 13 управления

0 выход 30 необходимо устанавливать в состояние 1, что обеспечит разрешение записи магистрали через элемент 16 сравнения и сравнение адресов в схеме 17 при единичном состоянии триггера 4, т.е. при подклю5 чении шины 3 (через МПП9), к ЭВМ1. Это позволяет отлаживать предложенное устройство после изготовления и при ремонтах без вспомогательных средств и отлаживать произвольные программы на ЭВМ 1, исполь0 зуя ее свободное адресное пространство.

Предложенная структура устройства позволяет за счет расширения программного обеспечения ЭВМ1 реализовать, кроме рассмотренных, и многие другие операции с

5 программой (например, записи программы отлаживаемой ЭВМ по любому начальному адресу, шаг до назначенного адреса, слежение с приостановом и т.д.).

Для операций с записями регистр 13

0 устанавливается в нулевое состояние, триг- 1 rep 4 - в 1. Операции с записями обеспечивают возможность анализа хода выполнения программы по массиву в блок 15-, записанному в операции Запись маги5 страли, основными ориентирами в массиве являются: метка сравнения, которая записана в блок 15 только по тому адресу, где записан адрес программы, сравнившийся с адресом синхронизации, метка команды, которая записана в тех адресах массива

блока 15, в которых записаны первые слова команд программы. Для проверки наличия меток в определенном слое блока 15 ЭВМ1 производит чтение данного слова из блока 15, При этом 16 разрядов (по размерности шин 2 и 3) выдаются на шину 3, а содержимое двух дополнительных разрядов блока 15, которые выделены под метки, поступает в регистр 19 меток.

Далее ЭВМ1 читает регистр 19 и знализирует состояние определенного разряда. Используя возможность программного чтения массива блока 15 и анализа наличия меток, с помощью программ, клавиатуры и устройства отображения управляющей ЭВМ, возможна организация некоторого множества операций с записями, например: поиск адреса синхронизации в массиве, отображение хода программы вперед и назад от адреса синхронизации, отображение содержимого команды по заданному (или очередному) адресу программы, отображение точек ветвления программы и т.д. Отображение может производиться в цифровой или графической форме. ..

Введенные в устройство признаки обеспечивают предлагаемому устройству ряд преимуществ по сравнению с устройством- прототипом.

Предлагаемое устройство имеет суще- ственно большие возможности по операциям с записями, что обусловлено как автоматической разметкой записей метками, так и записью отлаживаемой программы до и после момента сравнения.

В предлагаемом устройстве возможен шаговый режим выполнения программы с просмотром регистров и ячеек ОЗУ, имеющихся в отлаживаемой ЭВМ в момент останова программы. В предлагаемом устройстве организовано взаимодействие двух ЭВМ на программном уровне посредством прерываний как в произвольном месте программы так и по заданному адресу, что позволяет производить отладку в реаль- ной аппаратуре в составе комплекса. Предлагаемое устройство ориентировано на работу со стандартной магистралью,

Ф о р м ула изобретения

отладки, сокращении аппаратных затратив него введены два магистральных приемопередатчика, два селектора-контроллера, триггер управления, три триггера прерываний, вторая схема сравнения, блок управления записью магистрали и регистр меток, причем группа информационных входов-выходов устройства для подключения к двунаправленной шине управляющей ЭВМ соединена с первой группой информационных входов-выходов первого магистрального приемопередатчика и адресными входами первого селектора-контроллера, с D-входами первого и второго триггеров прерываний и триггера управления, группа управляющих входов-выходов устройства.для подключения к двунаправленной шине управляющей ЭВМ соединена с второй группой информационных входов-выходов первого магистрального приемопередатчика, управляющими входами первого селектора-контроллера, информационные и управляющие входы-выходы устройства для подключения к отлаживаемой ЭВМ соединены соответственно с первой и второй группами информационных входов-выходов второго магистрального приемопередатчика, третья группа информационных входов- выходов первого магистрального приемопередатчика соединена с третьей группой информационных входов-выходов второго магистрального приемопередатчика, образуя двунаправленную шину данных переменной доступности устройства, которая соединена с адресными входами второгоселектора-контроллера, информационными входами-выходами блока оперативной памяти, информационным входом счетчика длины записи и первым входом первой схемы сравнения, с информационными входами регистра управления, первым информационным входом блока управления записью магистрали, D-триггеров третьего триггера прерываний и выходами регистра меток, четвертая группа входов-, выходов первого магистрального приемопередатчика соединена с четвертой группой входов-выходов второго магистрального приемопередатчика, образуя двунаправленную шину правления переменной доступности устройства, которая соединена с группой управляющих входов-выходов второго селектора-контроллера, единичный выход триггера управления соединен с управляющим входом первого магистрального приемопередатчика, первым входом второй Схемы сравнения, первым разрешающим входом элемента 2Й-ИЛИ, второй разрешающий вход которого соединен с ну-, левым выходом триггера управления и управляющим входом второго магистрального приемопередатчика, первый и второй информационные входы элемента 2И-ИЛИ соединены соответственно с входом сигнала сопровождения команды устройства для подключения к соответствующему выходу управляющей ЭВМ.и входам устройства для подключения к выходу сигнала сопровождения команды отлаживаемой ЭВМ, выход элемента 2И-ИЛИ соединен с первым ин- формационным входом блока оперативной памяти и вторым информационным входом блока управления записью магистрали, выходы первого селектора-контроллера соединены с синхровходом триггера управления, входами первого и второго триггеров прерываний, выходы которых являются выходами запросов прерываний устройства, R-входы первого и второго триггеров прерываний соединены с входа- ми сброса запросов прерываний устройства, выходы второго селектора-контроллера соединены с управляющими входами первого и второго магистральных приемопередатчиков, третьего триггера прерываний, первой схемы сравнения, регистра управле- ния, счетчика длины записи, блока оперативной памяти, блока управления записью магистрали и регистра меток, выход третьего триггера прерываний соединен с выхо- дом устройства для подключения к входу запроса прерываний управляющей ЭВМ, вход сброса запроса прерывания устройства для подключения к соответствующему входу управляющей ЭВМ соединен с вхо- дом сброса третьего триггера прерываний, первый, второй, и третий выходы регистра управления соединены соответственно с вторым входом второй схемы сравнения, первым входом первого элемента И, треть- им информационным входом блока управления записью магистрали; выход первой схемы сравнения соединен с вторым входом

первого элемента И. вторым информационным входом блока оперативной памяти, выходом синхронизации устройства, вторым управляющим входом блока управления записью магистрали, выход первого элемента И соединен с установочным входом второго триггера прерываний, выход переноса счетчика длины записи соединен с четвертым информационным входом блока управления записью магистрали, первый, второй и третий выходы, которого соединены соответственно со счетным входом счетчика длины записи с установочным входом третьего триггера прерываний и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второй схемы сравнения, а выход соединен с входом разрешения записи блока оперативной памяти, выходы разрядов меток которого соединены с информационными входами регистра меток.

л

3В

18

40

40

b$

38

Фаг. 2