[发明专利]多核处理器状态跟踪装置

说明书

技术领域

本发明涉及处理器的调试和跟踪领域，尤其是一种多核处理器状态跟踪装置。

背景技术

随着现代多核处理器的性能不断提高，其规模也在不断增大，复杂度也在不断增强。为了发挥出处理器硬件的最高性能，面向多核平台的操作系统和软件也日趋复杂。这使得在多核环境下的系统调试和跟踪变得更加复杂和困难，因为多核系统存在一些其特有的特性，例如高速缓存一致性问题、TLB一致性问题、软件的并发性等等。在多核环境中调试，还存在核间的同步问题。

目前处理器的调试跟踪模块基本上都是采用JTAG接口，通过扫描链输入调试跟踪命令来配置调试跟踪模块中的寄存器，从而控制调试跟踪模块的工作。然后通过扫描链输入处理器能执行的指令到调试跟踪模块的寄存器中，通过让处理器执行这些指令来访问处理器中的寄存器和存储设备。调试跟踪模块不是直接访问处理器中的寄存器和存储设备，而是间接的通过处理器执行指令来访问寄存器和存储设备的，这一方面会使访问大量的数据变得缓慢，另一方面调试跟踪指令的执行有可能会影响处理器的状态，使得调试人员对系统的分析变得更加困难。

目前的多核处理器调试跟踪模块往往只提供了访问寄存器和内存的能力，而没有提供访问高速缓存和其他的重要的核内存储设备的能力。这增大了系统调试的难度，因为在这种情况下，我们只能通过寄存器或者内存中变量的值来判断处理器的状态和软件的运行情况。但是在多核系统中仅仅通过寄存器和内存中变量的值来分析处理器的状态和软件的运行情况是很困难的，某些情况下甚至是无法实现的。因为在多核系统中，处理器的状态、软件的运行情况和高速缓存的状态、维护高速缓存一致性的模块的状态以及维护核间通信的模块的状态是密切相关的。

另外，现有的调试跟踪软件工具基本上都是通过JTAG接口来和多核系统中的调试跟踪模块通信的，如果要想在现有的调试跟踪软件中增加前面提到的这些功能，需要修改现有的调试跟踪软件，在其中加入相应的调试跟踪命令，并且需要修改现有的调试跟踪硬件模块来支持这些功能和命令。在这些修改之后，设计人员不得不对现有的已经成熟稳定的软件工具和硬件模块重新进行验证。

发明内容

为了克服已有多核处理器状态跟踪技术的观察能力较差、操作麻烦、扩展性较差的不足，本发明提供一种观察能力良好、操作方便、扩展性良好的多核处理器状态跟踪装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种多核处理器状态跟踪装置，所述跟踪装置包括：跟踪总线接口单元，用于把总线上对处理器内部存储设备的访问信号转换为相应的存储设备能接收的形式，并把存储设备的响应信号转换为总线能接收的形式；跟踪总线，用于提供通信通道，连接跟踪总线接口单元、跟踪控制单元和调试接口单元；跟踪控制单元，用于接收保存从外界调试主机输入的调试跟踪命令，过滤无效的调试跟踪命令；解析处理有效的调试跟踪命令，向多核处理器内的存储设备发起访问请求；初始化调试接口单元；输出访问到的数据；调试接口单元，用于传输来自调试主机的调试跟踪命令，以及将调试主机请求的数据传输到调试主机。

进一步，所述跟踪控制单元包括：命令接收子单元，用于接收和保存调试主机通过调试接口单元输入的调试跟踪命令；命令处理子单元，用于解析和处理调试跟踪命令，该单元根据不同的命令向跟踪总线上驱动相应的控制信号来访问多核处理器中的资源，并在需要的时候将访问到的数据通过调试接口单元输出给外界调试主机；调试接口初始化子单元，用于初始化调试接口单元；输出子单元，用于将命令处理子单元访问到的数据通过调试接口单元输出到外界的调试主机；主设备总线接口子单元是所述命令接收子单元、命令处理子单元、调试接口初始化子单元、输出子单元和跟踪总线之间的接口，用于把命令接收子单元、命令处理子单元、调试接口初始化子单元、输出子单元对跟踪总线上的从设备进行访问的信号转换为标准的跟踪总线接口信号。

更进一步，所述命令接收子单元中，具有过滤无效命令的功能，即只有输入的调试跟踪命令是有效命令时，命令接收子单元才会通知命令处理子单元处理该命令；这些命令由字符组成，命令接收子单元会按字符为单位，一个一个的接收从调试主机输入的字符，并将其组成完整的命令，接收命令的过程通过一个有限状态机来控制；

所述输出子单元中，在输出数据的过程中，输出子单元需要以字符为单位，一个字符接一个字符的输出，该单元的工作通过一个有限状态机来控制。

所述跟踪总线接口单元包括：