[发明专利]比较处理器指令集操作模式的调试电路

说明书

本发明涉及比较处理器指令集操作模式的调试电路。一种处理器操作以执行两个或两个以上指令集，每一指令集处于不同的指令集操作模式。当执行每一指令时，调试电路将当前指令集操作模式与由程序设计员发送的目标指令集操作模式进行比较，并输出其匹配的警告或指示。所述警告或指示可额外取决于遵循预定目标地址范围内的指令地址。所述警告或指示可包括暂停执行的断点信号，且/或其作为所述处理器的外部信号而输出。可额外输出所述处理器在所述指令集操作模式下检测到匹配的指令地址。另外或替代地，所述警告或指示可包括开始或停止追踪操作、引起异常，或任何其它已知调试器功能。

分案申请的相关信息

本申请是国际申请号为PCT/US2007/075194、申请日为2007年8月3日、发明名称为“比较处理器指令集操作模式的调试电路”的PCT申请进入中国国家阶段后申请号为200780029330.1的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明大体上涉及处理器的领域，且明确地说涉及一种经由调试电路来调试处理器上的代码的系统和方法，其包含考虑处理器指令集操作模式。

背景技术

现代处理器是极其复杂的系统。大多数现代处理器采用管线结构，其中各具有多个执行步骤的连续指令在执行时重叠。许多称为“超标量”处理器的处理器包含用于并行指令执行的两个或两个以上单独管线。为了避免管线中由于分支指令造成的停止，大多数处理器采用各种形式的分支预测，其中当分支被预测为被采取时推测性地取出指令和执行指令。为了改进性能，许多现代处理器将逻辑寄存器地址与相应的物理存储器存储寄存器分离，这称为寄存器重命名。为了向程序提供无限、快速存储器的错觉，许多处理器在虚拟地址空间中执行代码，从而在数据遍历存储器层级(例如，寄存器、高速缓冲存储器、主存储器)时将地址转译为一个或一个以上物理地址空间。由于此复杂性，现代处理器内的代码执行非常难以准确地跟踪和验证。明确地说，异常(anomaly)可能非常难以调试。

另外，在现代处理器上执行的软件本身极其复杂。随着精简指令集计算(RISC)处理器结构的出现，大部分计算和逻辑计算复杂性从处理器指令迁移到优化编译器。也就是说，编译器从相对较小的处理器指令集构建复杂的操作，每一处理器指令均针对特定、具体功能而优化。对于给定计算任务，这导致更冗长且复杂的指令序列，包含(例如)逻辑、算术、加载/存储和分支操作。此复杂的代码在错误引起异常程序行为时可能难以调试。

为了辅助调试在复杂处理器上执行的复杂代码的使人畏缩的任务，将调试工具构建到许多处理器中。这些调试工具可包括用于识别特定指令和/或数据模式的地址和数据比较器。调试工具可额外包含地址范围比较器，使得调试或追踪可限于预定代码段。其它调试工具可包含计数器、定序器等，以提供在指定条件(其指定断点和/或追踪触发)时的灵活性。追踪信息可在芯片外提供，例如经由专门总线提供，或可存储在专门芯片上缓冲器中。断点可触发一个或一个以上外部信号，例如以装备和/或触发逻辑分析器或照亮LED；可引起异常(exception)，从而将代码执行分支到调试例行程序；或可简单地暂停执行，从而允许检查各种寄存器和高速缓冲存储器的内容。用使对处理器性能和功率消耗的影响减到最小的方式，将这些在正常处理器执行期间不予利用的调试工具设计到处理器电路中。

程序设计员可在根据相关指令集编码执行指令之前明确地设置正确的指令集操作模式。然而，错误的软件有时可能会分支到既定在处于一个指令集操作模式时执行的特定指令地址，而同时处理器实际上是处于某个其它指令集操作模式。在此情况下，处理器可能会试图使用不正确的指令集解码来执行所述地址处的指令，从而导致不正确的结果。

举例来说，一些版本的ARM处理器结构包含至少两个指令集操作模式：32位ARM模式和16位拇指(Thumb)模式。表1列举ARM指令的代码片断：

表1：ARM模式指令编码

表2列举在拇指模式下解译的相同代码：