JPH03225485A - 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
行するプログラム作成のデパック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
生する例外を検出する例外検出機能、および例外に対処
する例外処理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
、１０はＭＰＵ、１１は例外処理機構、１２はデバッグ
サポート機構、１３はプログラムカウンタ（以下ＰＣと
略す）、１４は実行ユニットでの例外ｓ出ｔｓｍ、１５
は実行ユニット、１６はデコードユニットでの例外検出
機構、１７は命令デコードユニット、１８は例外発生信
号、１９は例外ハンドラ用ベクタアドレス、２０はプロ
グラムアドレス、２１はプログラムデータ、２２はデパ
ック要求信号を示す。第４図は第３図のＭＰＵのプログ
ラムのメモリマツプを示す。図において、７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）、８はメイン処理部（以下ＭＰと略す）、２３は例
外処理ハンドラ部（以下ＥＰと略す）を示す。

ＭＰＵは近年の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ＭＰＵの高機
能化はより複雑で大規模なプログうムの作成を可能とし
た。その結果、ＭＰＵに組み込ま口るプログラムのデバ
ッグを容易にするだ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が発生した場合の例外
検出機能、および検出き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＜３２ビットＭＰＵであるＭ３２ファ
ミリＭＰＵでは、このプログラムのデバ１．グ機能とし
てセルフデバッグ機能を備えており、指定したメモリア
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。才だ１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ｒ
ぞれに例外処理ハンドラ用のベクタアドレスが割り付け
られている。例外処理／’ｔンドラテハ゛ノフトウェア
処理で例外原因の認知と復帰処理が行われる。側外処理
機慣は内部状態の退避処理と例１［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Ｍ　Ｐ　Ｕ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
、ＰＣはＭＰＵごとに固有σ）番地から命令を実行する
ように値がセットされる。

ＳＰ部は記憶装置（以下メモリと略す）のＰＣ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ｎることになる。このＳＰ部ではシステ
ムおよびＭＰＵ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が実行さ
れない限りは順次ＰＣが加算され、ＭＰ部が実行されて
いく。この時、サポートさｎていない命令の実行などデ
コードユニ１．トで検出される例外や、無効演算の実施
など実行ユニットで検出される例外など、ＭＰ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
が発生する。例外発生信号を受けた例外処理機構ではハ
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。

ＰＣはこのベクタアドレスに設定さｎｌこのアドレスか
ら始まるＥＰ部に分岐し、ＥＰ部のプログラムを起動す
る。ＥＰ部では例外の発生したＭＰ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、ＭＰＵを組み込んだターゲットシステムの環境に
まって大きく変わる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ＭＰＵ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、、グ機能や例外処理機能力（複雑かつ大規
模となる。その結果、こ釘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ＭＰＵ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ｉ＜−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
いるアブリケーシツンによって走るプログうムが異なっ
たり、入力されるデータや外部からの例えば割込み信号
などによつてその処理の流れが変化する場合などは、シ
ステムとしてどのま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じ
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、また組立用ロボットなどの組み込
み機器では、一定のＪレーチンに従。て処理が行われる
ため、ＭＰＵ上を走るプログうムは固定さｎ、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。

一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、その機能力５充実してい１
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
れ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ｎらデパック機能や、例外処理機能がＬ？４ｔ
かつ大規模となると、こ１ら機能の組合セが膨大となり
、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が、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
くなるなどの問題点があった。

従来のき（ＰＵ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地及び処理機能を持つ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Ｍ　Ｐ　Ｕは、ターゲットとなるシステム
に必要な例外検出機能、例外処理機能やデバッグサポー
ト機能を、ＭＰＵの内部または外部の記憶装置に格納さ
れたソフトウェアによって選択的に供給するようにした
ものである。

〔作用〕

本発明におけるＭＰＵは、ハードウェアで行っていた例
外処理機能やデバッグ機能を゛ソフトウェアで代替する
ことにより、ハードウェアとしてのチップ上への組み込
みが不要となり、また、ソフトの組み替えで機能を切り
換えることが可能となるため機能選択の自由度が大きく
なる。

〔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デパックサポート機能
、例外検出機能および例外処理機能と、システムハード
ウェア、そしてアプリケーションプログラムとの関係の
概念説明図を示す。図において、１は゛ソフトウェアに
よる例外処理機能部、２はソフトウェアによるデパック
サポート機能部、３は例外検出機能部、４はＭＰＵ、５
はシステムアプリケーションソフトウェアとシステムハ
ードウェアの仲介を果たすオペレーティングシステム部
（以下Ｏ８と略す）、６はアプリケーションソフトウェ
ア部、９はＭ　Ｐ　Ｕ周辺Ｌ　Ｓ　Ｉ　、　２４１．ｔ
　シフ。

テムにおける゛ソフトウェアで処理される部分、２５は
システムにおけるハードウェアで処理される部分を示す
。第２図は第１図のＭ　Ｐ　Ｕのプログラムσ）メモリ
マツプを示す。

次に、第１図、第２図を用いて動作について説明する。

リセット後にまずＭＰＵ４が示す固有のＰＣ値から格納
された外部のメモリ上の例外処理機能１、デパックサポ
ート機能２、そして例外検出機能３のプログラムが実行
される。この時、これら機能のプログラムはシステム全
体を統一環境下で操作オるための０５５と同様に、ユー
ザ側が意識することなくＭＰＵｄ上でエンドレスで実行
される機能−プロセッサである。次に、プログラムのＳ
Ｐ部７が実行されシステムおよびＭＰＵ４が初期化さｎ
、Ｏ８５が起動する。通常アプリケーション等のプログ
ラムはこの０５５に仲介され実行される。

０５５に仲介さｎたアプリケーションプログラムの命令
はデコード段階で検出される例外がない場合、例外処理
機能１を経由してＭＰＵ４に命令が引き渡これ、ＭＰＵ
４で処理が実行される。

命令を実行した結果は常に例外検出機能３でチエツクさ
れ、例外が発生した場合は、処理が例外処理機能１に引
き継がれ例外処理機能が内部状態ノ退避を行い直接シス
テム側にベクタアドレスを発生する。

デパック要求信号が入力されデパック要求が発生した場
合は、デパック動作をデパックサポート機能２がＭＰＵ
４の動作を監視し、必要に応じて割込み等でＭＰＵ４の
動作を停止させる。

これら例外処理機能１、デパックサポート機能２そして
例外検出機能３は、必要に応じて不要な部分を削除する
ことでメモリ上のインストールするアブリケーシッンプ
ログラム用の記憶領域を増やすことが可能である。

なお、上記実施例では外部のメモリに格納された場合を
示したが、ＭＰＵ　４にメモリを内蔵してもよい。ＭＰ
Ｕ４にメモリを内蔵することで単体としての動作が可能
であり、外部メモリに対するアクセスが不要となる。そ
の結果ＭＰＵに比べてメモリのアクセス速度が遅いこと
から生じるパスネックが解消され全体の処理速度が向上
し、システムとしての部品点数も減る。

また、例外処理機能１に必要に応じて例外処理ハンドラ
を組み込んでもよい。

更に、Ｏ８，５のないシステムであってもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、複雑な検出処理機能をデ
バイスにインプリメントする必要がなくなることで、設
計時の負荷の低減が可能となり、またソフトウェアで組
み込むことでハード上で固定されてし才う例外処理機能
に比べて自由度が大きくなり、ターゲットとするシステ
ムに最適な例外処理機能を構築できる。

更に、デバイスのｔ’Ｊ造が簡素化されチップ面積が減
ることで直接的なコストが下がり、またハードウェアで
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
、検証の負荷が減り、製品化された時の出荷検査時間の
短縮が可能となり、間接的ナ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図は本発明の一実施例であるＭＰＵでのソフトウェ
ア処理とハードウェア処理の関係の概念を示す説明図、
８２図は第１図のＭＰＵのプログラムのメモリマツプ、
第３図は従来のＭＰＵのブロック図、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。 図中、ｌは例外処理機能部、２はデパックサポート機能
部、３は例外検出機能部、４はＭＰＵ、５はオペレーテ
ィングシステム部、６はアプリケーションソフトウェア
部、７は初期設定フログラム部、８はメイン処理部、９
はＭＰＵ周辺ＬＳＩ、２４　はシステムにおけるソフト
ウェアで処理される部分、２５はシステムにおけるハー
ドウェアで処理される部分を示す。 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
   検出機能を有するマイクロプロセッサにおいて、前記デ
   バッグサポート機能、前記例外処理機能および前記例外
   検出機能を前記マイクロプロセッサの内部または外部の
   記憶装置に格納されたソフトウェアによって選択的に供
   給されることを特徴とするマイクロプロセッサ。