JPH03225435A - マイクロプロセッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はマイクロプロセッサ（以下ＭＰＵと略す）が実
行するプログラムの作成をサポートするデバッグサポー
ト機能およびプログラムを実行する過程で発生する例外
に対処する例外処理機能および例外検出機能に関するも
のである。

［従来の技術］ 第３図は従来のＭＰＵのブロック図を示す。図において
、６は例外処理機構、７はデバッグサポート機構、８は
プログラムカウンタ（以下ＰＣと略す）、９は実行ユニ
ット、ｌＯは命令デコードユニット、１１は実行ユニッ
トでの例外検出機構、１２はデコードユニットでの例外
検出機構、１３は例外発生信号、１４は例外ハンドラ用
ベクタアドレス、１５はプログラムアドレス、１６はプ
ログラムデータ、１７はデパック要求信号、１８はＭＰ
Ｕを示す。第４図は第３図に示すＭＰＵのプログラムの
メモリマツプを示す。図において、２０はリセット直後
に起動される初期設定プログラム部（以下ＳＰと略す）
、２１はメイン処理部（以下ＭＰと略す）、２２は例外
処理ハンドラ部（以下ＥＰと略す）を示す。

一般にＭＰＵは半導体デバイスの製造技術の向上および
ＭＰＵを用いたシステムの高機能化、高速化の要求に合
わせて高機能化、高速化が進んでいる、このようなＭＰ
Ｕの高機能化はより複雑て大規模なプログラムの作成を
可能とした。その結果、ＭＰＵに組み込まれるプログラ
ムのデバッグを容易にするためのデバッグサポート機能
や、実行中のプログラムになんらかの例外か発生した場
合の例外検出機能および検出された例外に対処して例外
状態からの復帰を行うための例外処理機能が充実され、
これらの機能自身も複雑なものとなってきている。

トロン仕様に基づく３２ビットＭＰＵであるＭ３２ファ
ミリＭＰＵでは、プログラムのデパック機能としてセル
フデバッグ機能を備えており、指定した記憶装置（以下
メモリと略す）のアドレスをアクセスした時、処理を停
止する命令オペランドブレークや一命令づつプログラム
を実行するステップトレースなどをサポートしている。

また、例外が発生した場合の例外検出機能としては、不
正オペランド実行や、メモリアクセス違反など２２種類
をサポートしている。

これら例外は割込み、トラップ、例外に区別され、それ
ぞれに例外処理ハンドラ用のベクタアドレスか割り付け
られている。例外処理ハンドラではソフトウェア処理で
例外原因の認知と復帰処理が行われる。例外処理機構は
内部状態の退避処理と例外処理ハンドラのベクタアドレ
スを発生し、例外処理ハンドラ終了後に退避情報の読み
出しを行う。

ＭＰＵがプログラムを実行中にいかなる例外が発生して
も、これらの機構の働きでスムーズな例外状態からの復
帰を可能としている。

次に、第３図および第４図を用いて例外処理の流れにつ
いて説明する。通常ＭＰＵ　１８はシステムの起動時に
自動的にリセット信号が入り内部が初期化される。この
時、ＰＣＢはＭＰＵ１８ごとに固有の番地から命令を実
行するように値がセットされる。

５Ｐ２０部は記憶装置（以下メモリと略す）のＰＣＢが
リセット後にセットするアドレス番地から格納され、リ
セット後に必す実行されることになる。この５Ｐ２０部
ではシステムおよびＭＰＵ１１３の環境における初期設
定を行う。そして、分岐命令などプログラムの流れを変
える命令か実行されない限りは、順次ＰＣＢが加算され
、ＭＰ２１部か実行されて行く。

この時、サポートされていない命令の実行などデコート
ユニットて検出される例外や、無効演算の実施なと実行
ユニットで検出される例外など、ＭＰ２１部の処理の続
行か困難となる例外が発生した場合、例外発生信号１３
が発生する。

例外発生信号１３を受けた例外処理機構６ではハードウ
ェア処理を行った後、例外の内容に対応したベクタアド
レスを発生する。ＰＣＢはこのベクタアドレスに設定さ
れ、このアドレスから始まるＥＰ２２部に分岐し、ＥＰ
２２部のプログラムを起動する。ＥＰ２２部では例外の
発生したＭＰ２１部のプログラム列に復帰するための処
理が行われる。この例外からの復帰処理は、ＭＰＵ１８
を組み込んだターゲットシステムの環境によって大きく
変わる。

第２図はメモリを内蔵したワンチップ型のマイコン（以
下ＭＣＩと略す）のブロック図で、図において、１９は
メモリを内蔵したＭＣＵ、２３は内部バス、２４は内部
メモリを示す。

従来、第２図に示すようなＭＣＵ１９ではデハツク専用
のものが用意されている。これは、メモリを内蔵したＭ
ＣＬＩ　１９では実行プログラムや実行途中のデータが
内部のメモリに格納されているため、プログラム実行中
の命令やデータが内部メモリ２４とデコードユニットま
たは、実行ユニット間をつなぐ内部バス２３上を流れる
。このため、これら内部バス２３上のデータをチップ外
部から確認することが不可能となる。これはプログラム
のデバッグを行う上で大きな障害である。そこでプログ
ラムの流れが外部からも確認できるように、同じ機能を
持つＭ（：Ｕ１９１００メモリ２４を取り外し、外部の
メモリにプログラムの命令やデータを格納することで、
これら内部バス２３で流れていたデータを外部から確認
することを可能にしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のＭＰＵ　、Ｍ（：Ｕは以上のように構成されてい
たので、ＭＰＵやＭＣＵがサポートする命令や機能が充
実すればするほど、そのデバッグ機能や例外処理機能か
複雑かつ大規模となる。その結果、これら機能を実現す
るための設計・検証に必要な工期が増大する。

例外処理機能に関してＭＰｔＪやＭＣＬＩを実際のター
ゲットシステムに組み込んだ場合を考えると、汎用のパ
ーソナルコンピュータやワークステーションなど、シス
テム上で用いるアプリケーションによって走るプログラ
ムが異なりたり、人力されるデータや外部からの例えば
割込み信号などによって、その処理の流れか変化する場
合などはシステムとしてどのような種類の例外が発生す
るのか特定するのは困難である。このため、多岐に渡る
用途に応しるには、例外処理検出及び処理機能を多種類
準備する必要がある。

ところが、各々のアプリケーションプログラムを作成す
る上で、必要なデパックサポート機能やプログラムミス
で発生する例外の特定、また組立用ロホットなどの組み
込み機器では、一定のルーチンに従って処理が行われる
ため、ＭＰＵ、ＭＣＵ上を走るプログラムは固定され、
発生し得る例外の特定は可能である。その結果特定のデ
パックサポート機能や、特定し得た例外に対する例外処
理機能以外は不要となる。

方の、デパックサポート機能はアプリケーションプログ
ラムを作成する段階では、その機能か充実していれば充
実している程デパックが容易となり作成効率も向上する
。ところが、−旦システムに組み込まれてしまえばこわ
ら機能は不要である。

結果として不要となる機能のためにチップ面積が大きく
なることで直接的なコストが上がることにもなる。

また、これらデバッグ機能や例外処理機能が複雑かつ大
規模となるとこれら機能の組合せが膨大となり、開発期
間の長期化や製品化された場合の出荷検査における検査
時間が増大し間接的なコストの上昇をもたらすことにな
る。

更に、システムによっては、ＭＰＵが予めサポートして
いる例外処理機能では対処が不充分な場合がある。この
ような例外処理機能を個別にハード上に組み込むのは不
可能なため、通常はソフトウェアによるトラップを発生
させることで対処しているか、組み込むプログラムが複
雑になりアプリケーションプログラム作成側の負担が大
きくなるなとの問題点を有していた。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、ターゲットシステムに最適なデパックサポート
機能や例外検知及び処理機能を備えたＭＰＵを得ること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るＭＰＵは、デパックサポート機能、例外処
理機能および例外検出機能を充実させたプログラム作成
サポート専用ＭＰｔＪをターゲットシステム用ＭＰＬＩ
とは別に供給するようにしたものである。

［作用コ 本発明に係るプログラム作成サポート専用ＭＰＬＩは、
デパックサポート機能、例外処理機能および例外検出機
能を充実させたプログラム作成サポート専用ＭＰＬＩを
ターゲットシステム用ＭＰυとは別に供給することによ
）て、ターゲットシステム用のＭＰｔｌの仕様を軽減す
ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例であるＭＰＵの機能ブロック
図を示す。図において、１は拡充された例外処理機構、
２は拡充されたデパックサポート機構、３は拡充された
実行ユニットでの例外検出機構、４は拡充されたデコー
ドユニットでの例外検出機構、５はＭＰＵを示す。なお
、他の符号は前記従来のものと同一符号は同一または相
当部分を示しその説明は省略する。

次に、第１図および第４図を用いて例外処理の流れにつ
いて説明する。

通常、ＭＰＵはシステムの起動時に自動的にリセット信
号が入り内部か初期化される。この時、ＰＣＢはＭＰＵ
５ごとに固有の番地から命令を実行するように値が゛セ
ットされる。５Ｐ２０部は記憶装置のＰＣＢがリセット
後にセットするアドレス番地から格納され、リセット後
に必ず実行されることになる。この５Ｐ２０部ではシス
テムおよびＭＰＵ５の環境における初期設定を行う。そ
して、分岐命令などプログラムの流れを変える命令か実
行されない限りは、順次ＰＣＢが加算され、ＭＰ２１部
か実行されていく。この時サポートされていない命令の
実行などデコードユニット１０で検出される例外や、無
効演算の実施なと実行ユニット９で検出される例外など
、ＭＰ２１部の処理の続行が困難となる例外が発生した
場合、例外発生信号１３が発生する。例外発生信号１３
を受けた例外処理機構１ではハードウェア処理を行った
後、例外の内容に対応したベクタアドレス１４を発生す
る。発生したベクタアドレス１４にＰＣ８は設定され、
このアドレスから始まるＥＰ２２部に分岐し、ＥＰ２２
部のプログラムを起動する。ＥＰ２２部では例外の発生
したＭＰ２１部のプログラム列に復帰するための処理が
行われる。この例外から復帰処理はＭＰＵ５を組み込ん
だターゲットシステムの環境によって大きく変わっても
、またターゲット組み込み用のＭＰＵの持つ機能か異な
っても対応が可能となるように、例外検出機構３および
例外処理機構ｌが拡充されている。

ブロクラム作成時は拡充されたデパック機能や、例外処
理機能によりプログラム作成初期にみられる多岐に渡る
バクに対処する。そして、プログラムが完成しシステム
の調整が終了した後、実際に組み込む際は不要となる拡
張機能を持たない。もしくは取捨選択されシステムに最
適化されたＭＰＵと代替する。

なお、上記実施例では、ハードウェア機能を拡充する場
合を説明したが、ソフトウェアで機能拡充させてもよい
。また、例外処理機能に例外処理ハンドラ２２を組み込
んでもよい。

［発明の効果コ 以上のように本発明によれば、デパック時に最適なＭＰ
Ｕとシステムに組み込まれた場合に最適なＭＰＵを得ら
れ、また必要に応じて組み込む機能を取捨選択すること
でシステムに最適な例外処理機能を構築できる。更に、
デバイスの構造が簡素化され、ハードウェアで実現され
ている機能が減少することにより開発時の設計、検証の
に必要な工期が短縮され、また機能の組合せか減ること
にもなり製品化された時の出荷検査時間の短縮が可能と
なり、間接的なコストか下がる。

更にターゲットシステムに組み込むＭＰＵから不要な機
能が削除されることでチップ自体が小さくなり直接的な
コストが下がるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図に本発明の一実施例であるＭＰＵの機能ブロック
図、第２図は従来の記憶装置を内蔵したＭＣＵのブロッ
ク図、第３図は従来のＭＰＨのブロック図、第４図は第
３図に示す従来のＭＰＵのプログラムのメモリマツプを
示す。図中、１は例外処理機構、２はデパックサポート
機構、３は実行ユニットでの例外検出機構、４はデコー
ドユニットでの例外検出機構、５はＭＰＵ、６は例外処
理機構、７はデバッグサポート機構、８はプログラムカ
ウンタ、９は実行ユニット、ｌＯは命令デコードユニッ
ト、１３は例外発生信号、１４は例外ハンドラ用ベクタ
アドレスを示す。１５はプログラムアドレス、１６はプ
ログラムデータ、１７はデパック要求信号、２１はメイ
ン処理部、２２は例外処理ハンドラ部、２３は内部バス
を示す。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プログラムの作成をサポートするデバッグサポート機能
   、およびプログラムの実行課程での例外に対処する例外
   処理機能、およびプログラムの実行例外を検出する例外
   検出機能を持つマイクロプロセッサにおいて、ターゲッ
   トシステムに組み込まれるマイクロプロセッサと同等の
   機能を有し、更に前記デバッグ機能、前記例外処理機能
   および前記例外検出機能が拡充された機能をハードウェ
   アまたはソフトウェアで選択的に供給することを特徴と
   するマイクロプロセッサ。