JPH064360A - リアルタイムｏｓのグラフィカルアナライザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】トレースデータの情報量とその情報の内容をア
ナライザから制御でき、カーネルの様々なオブジェクト
を視覚的に分かりやすく表示できるようにする。 【構成】データの種類、タイムスタンプおよび実行中の
タスクのＩＤは共通データとして収集し、その他はプロ
ーブの設定場所に応じて適宜収集し、その収集データは
実行可能状態のアプリケーションタスクが存在しない時
にディスクに保存するトレースデータ収集機能と、図形
のみの表示、図形と記号の混在表示、必要な箇所でポッ
プアップウインドウを開きトレースデータを表示させる
３つの表示レベルを有し、かつ情報を加工し表示するに
際しては、ＣＰＵの推移を示すモード、タスクの状態を
示すモード、オブジェクトに対するアクセスとタスク間
のイベント、例外の送信、受信を示すモードの３つの表
示モードの中から適宜選択・変更ができるようにした動
作表示の機能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リアルタイムシステム
のアプリケーションタスクとカーネルの動作を視覚的に
表現し、それらの動作の検証を容易にするグラフィカル
アナライザに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、リアルタイムＯＳ（ＯＳはオ
ペレーティングシステムの略）のカーネルの各部に設置
されたプローブからデータを収集し（このデータをトレ
ースデータという）、そのデータを加工してカーネルと
アプリケーションタスクの動作を表示画面上に視覚的に
表現するグラフィカルアナライザがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種のグラフィカルアナライザでは次のような問題点
があった。 トレースデータの情報量とその内容が適当でなく、ま
た情報量が少ないために必要な情報が含まれないことが
ある。 また逆に情報量が多すぎるため冗長になることがあ
る。 カーネルの様々なオブジェクト（タスク、セマフォ、
キュー、イベント等）を分かりやすく表示できない。 本発明の目的は、このような点に鑑みて、トレースデー
タの情報量とその情報の内容をアナライザから制御で
き、カーネルの様々なオブジェクトを視覚的に分かりや
すく表示できるようにしたグラフィカルアナライザを提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、以下のような機能を持つことを特
徴を有する。すなわち、トレースデータ収集の機能とし
て次のような機能を持つ。データの種類、タイムスタン
プおよび実行中のタスクのＩＤの３つのデータは共通と
し、その他はプローブの設定場所に応じて適宜収集す
る。そして、あらかじめ用意した静的な領域にトレース
データを書き込んでおき、実行可能状態のアプリケーシ
ョンタスクが存在しない時にそのトレースデータをディ
スクに保存する。また、カーネルとアプリケーションタ
スクの動作を表示するための機能としては、次のような
機能を持つ。表示のレベルを、図形のみを表示するレベ
ルと、図形と記号を混在表示するレベルと、マウス使用
により必要な箇所でポップアップウインドウを開きトレ
ースデータを表示させるレベルの３つのレベルとする。
更に情報を加工して表示するに際しては、ＣＰＵの推移
を示すモードと、タスクの状態を示すモードと、オブジ
ェクトに対するアクセスとタスク間のイベント、例外の
送信、受信を示すモードの３つのモードの表示を適宜選
択・変更できるようにした。

【０００５】

【作用】トレースデータ収集においては、データの種
類、タイムスタンプ、実行中のタスクのＩＤ、の３
つを共通データとして収集し、その他はプローブの設定
場所に応じて適宜収集する。そして、あらかじめ用意し
た静的な領域にトレースデータを書き込んでおき、実行
可能状態のアプリケーションタスクが存在しない時にそ
のトレースデータをディスクへ移し替え保存する。な
お、リアルタイムＯＳは１プロセスとして動作し、エラ
ーはすべてシグナルに変換される。エラーが発生したと
き、あらかじめ登録されたハンドラ（シグナルのハンド
ラ）によりトレースデータがファイルに書き込まれる。
また、カーネルとアプリケーションタスクの動作表示に
おいては、図形のみの表示、図形と記号との混在表
示、マウス使用により必要な箇所でポップアップウイ
ンドウを開きトレースデータを表示する態様の表示、と
３つの表示レベルがあり、適宜選択可能になっている。
更に情報を加工して表示するに際しては、ＣＰＵの推
移を示すモード、タスクの状態を示すモード、オブ
ジェクトに対するアクセスとタスク間のイベント、例外
の送信、受信を示すモード、の３つのモードの表示を適
宜選択・変更できる。このような作用により、トレース
データの情報量とその情報の内容をアナライザから制御
できると共に、リアルタイムシステムのアプリケーショ
ンタスクとカーネルの動作を容易に視覚的に表現するこ
とができる。

【０００６】

【実施例】以下本発明を詳細に説明する。図１は本発明
に係るグラフィカルアナライザの原理構成図である。図
において、１はグラフィカルアナライザ本体部で、従来
と同等の機能のほか、トレースデータを収集する機能、
取り込んだトレースデータを適宜加工する機能、更にそ
の加工データを解析する機能、結果を表示装置２で表示
させるための出力機能を有する。なお、グラフィカルア
ナライザのＯＳとしては、例えばＵＮＩＸ（登録商標）
が使用される。３はシミュレーションの対象であるター
ゲットであり、ここではリアルタイムＯＳ３１とアプリ
ケーションタスク（リアルタイムＯＳのタスク）３２，
３３，３４である。そしてリアルタイムＯＳとアプリケ
ーションタスクはＵＮＩＸの１つのプロセスとして扱わ
れる。４は設定したトレース条件が保存されているトレ
ース条件設定ファイル、５はトレースデータを記憶する
ディスクである。

【０００７】図２はリアルタイムシステムのシミュレー
ション開発環境の一実施例を示す構成図である。本発明
のグラフィカルアナライザはこのようなシミュレーショ
ン開発環境下で動作する。アプリケーション開発環境と
しては、まず次のような機能が備えられている。 リアルタイムＯＳ３１とアプリケーションタスク３２
〜３４をＵＮＩＸの１つのプロセスとしてシミュレーシ
ョンする。 ＩＯ（入出力）デバイス３ａもＵＮＩＸのプロセスと
してシミュレーションする。 ＯＳのテーブル３ｂは共有メモリ上に置き、システム
・テーブル・メモリ（ＳＴＭ）３ｃによりそのテーブル
を見ることができる。 リモート・デバッグ・モニタ（ＲＤＢＭ）３ｄを別プ
ロセス、またはリアルタイムＯＳの１タスクとすること
によって、それぞれオフラインまたオンラインのデバッ
グが可能である。 リモート・デバッグ・モニタ（ＲＤＢＭ）はデバッガの
ソースコード管理部分を除いたもので、ソースコードの
管理はリモートソースコードデバッガ（ＲＳＤＢ）３ｅ
で行うことができる。また、オフラインデバッグはシミ
ュレーションプロセス全体のデバッグであり、オフライ
ンデバッガは被デバッグタスクのみをデバッグし、その
他のタスクは動き続けているデバッグのことである。

【０００８】本発明はこのようなアプリケーション開発
環境下で動作するが、更に次のような機能を有するもの
である。 (1) リアルタイムＯＳのカーネルの各部に、トレースデ
ータ収集のためのプローブを設定することができる。 (2) トレース条件をファイル４で指定できる。リアルタ
イムＯＳ３１はこのファイル４の内容を読み、プローブ
の設定を行う。トレース条件としては以下のようなもの
がある。 (2-1) 各部のプローブのオン、オフ設定。 (2-2) あるタスクの生成から消滅までの間のデータ収
集。 (2-3) あるイベントの発生時以降のデータ収集。

【０００９】本発明は上記のような機能を有すると共
に、次の２つのモードで動作する。 (A) ディスク５に格納された既存のデータを読み、表示
するモード。 (B) グラフィカルアナライザ本体でリアルタイムＯＳを
起動して、トレースデータをディスク５に保存し、上記
の動作すなわちディスク５に格納された既存のデータ
を読み、表示するモード。 なお、この(B) のモードの場合には、グラフィカルアナ
ライザ本体部１で設定を行なうことによりトレース条件
設定ファイルの内容を書き換えることができる。

【００１０】次にトレースデータの収集方式について説
明する。トレースデータはプローブを設定する場所によ
って異なるが、プローブは設定を容易にするために１つ
の関数によって実現している。そしてその関数の内部
で、それぞれ固有のデータを収集するようになってい
る。ただし、次の３つのデータは共通のデータとして常
に収集されるようになっている。 データの種類（システムコールの番号や割り込みの種
類など） タイムスタンプ 実行中のタスクのＩＤ（カーネルが行なった処理はタ
スクのＩＤを０とする）

【００１１】非共通のトレースデータについては、プロ
ーブを設定する場所と、そこで収集するデータに次表の
関係がある。 図３はシミュレーションカーネルのトレースデータ収集
方法を説明するための図である。各プローブでは、収集
したトレースデータをあらかじめ用意した静的な領域に
書き込むようにする。そのデータは、実行可能状態のア
プリケーションタスクが存在しない時に、まとめてディ
スク５に保存される。タイムスタンプは外付けのハイレ
ゾリューションタイマ６より得るものとする。本シミュ
レーション開発環境においては、リアルタイムＯＳがＵ
ＮＩＸの１プロセスとして動作するので、エラーはすべ
てシグナルに変換される。したがって、エラーが発生し
た場合のためにそれらのシグナルのハンドラをあらかじ
め登録しておく。エラーが発生した時は、そのハンドラ
でトレースデータをファイルに書き込むようにする。こ
のようにすることによって、システムがダウンした時グ
ラフィカルアナライザでその原因を調べることができ
る。

【００１２】次に表示方式について説明する。プローブ
から出力されたトレースデータは、システムの状態を時
間に沿って順番に記述した１次元のデータである。２次
元表示を行うためには、この１次元データをもとに解析
を行い、時間に沿った各タスクの状態を示す２次元のデ
ータを作る必要がある。例えば、他のタスクに対して影
響を及ぼすことのできるシステムコールについては、そ
の影響を評価し、そのタスクの状態を示す２次元のデー
タを変化させなければならない。またタスクやキューな
どのＩＤと、名前を対応付ける必要がある。

【００１３】さて、画面に表示する情報量は、多ければ
多いほど良いと言うものでもない。多すぎて冗長になっ
てしまうこともある。そこで、本発明では表示のレベル
を次の３段階に分け、ユーザが適宜選択、変更、追加で
きるようにしている。 図形のみで表示する。 図形と記号を併せて表示する。 詳細な情報が必要な箇所（画面に表示されている）に
カーソルを合わせてマウスをクリックすると、ポップア
ップウインドウが開き、トレースデータを表示する。な
お、画面上にあらかじめ表示された箇所をマウスでクリ
ックして当該処理を起動することはこの種のシステムで
は周知の方式であり、その説明は省略する。

【００１４】また、情報をどのように加工して表示する
かも大切な点である。いくつかの表示方式が考えられる
が、本発明では次の３つのモードの表示をユーザが選
択、変更できるようになっている。 モード１：中央処理装置（ＣＰＵ）の推移を示すモード モード２：タスクの状態を示すモード モード３：オブジェクトに対するアクセスと、タスク間
のイベント、例外の送信および受信を示すモード

【００１５】上記いずれのモードの場合も、表示するデ
ータの量は膨大であり、一度に表示しきれないことが多
い。そこで、スクロールバー等を使い、全体の一部分を
表示することができるようになっている。また、表示の
スケール（倍率）を変更することもできる。なお、全体
の一部分を表示したり、表示のスケールを変更する等の
技術自体は周知であるので、その説明は省略する。

【００１６】次に上記３つのモードについて更に詳しく
説明する。 (1) モード１：中央処理装置（ＣＰＵ）の推移を示すモ
ードについて ＣＰＵが現在どのタスクあるいは割り込みを実行してい
るかを示すモードであり、図４に一例を示す。横軸は時
間、縦軸にタスクをとってある。タスクは上から優先度
順に並べる。また、ＣＰＵを放棄する時の理由を、記号
によって表示する。記号とその意味の一例を次表に示
す。 図に見られるように、タスクが下のタスク（より優先度
の低いタスク）に切り替わる時はＢあるいはＤが表示さ
れ、タスクが上のタスク（より優先度の高いタスク）に
切り替わる時はＲが表示される。このような表示を参照
することによって、優先度の設定ミス等は簡単にチェッ
クすることができる。なお、図中の詳細な情報を知りた
い場所（折れ線付近）をマウスでクリックすると、ポッ
プアップウインドウが現れ、システムコールの名前や、
引数、割り込みの種類等が表示される。

【００１７】(2) モード２：タスクの状態を示すモード
について 全タスクの状態を表示するモードであり、図５にその一
例を示す。図では、上から生成順に並べてある。各タス
クの状態はそれぞれ特定の色で示すことができる。タス
クの状態には、システムコール（カーネルモード）実行
中、ユーザモード実行中、割り込み実行中、実行可能状
態、休眠状態等がある。図中の詳細な情報を知りたい場
所（各長方形の内部）をマウスでクリックすると、ポッ
プアップウインドウが現れ、システムコールの名前や、
引数、割り込みの種類等が表示される。システムコール
の種類や割り込みの種類などによって、該当する箇所を
サーチすることも可能である。 (3) モード３：オブジェクトに対するアクセスと、タス
ク間のイベント、例外の送信および受信を示すモードに
ついて このモードでは、カーネルのオブジェクトに対するアク
セスを表示することができる。また、リアルタイムシス
テムでは、タスク間でイベントや例外を授受でき、この
モードではそれらの関係も表示することができる。例え
ば次のような例が考えられる。 セマフォに対するアクセスを示すモード キューに対するアクセスを示すモード タスク間のイベント送信および受信を示すモード 例外の送信を示すモード

【００１８】以下これらについて更に説明する。 (3-1) セマフォに対するアクセスを示すモードについて 例えば、１つのセマフォ（初期値１）を用意して、ある
リソースを使用する時、セマフォをロックし、終了した
らアンロックするというリソースの排他アクセスの例を
図６に示す。図において、タスクからセマフォへのアク
セスは、上向き、下向きの矢印で示す。下向きの矢印は
セマフォのロック、上向きの矢印はアンロックを示す
（それぞれ、下げる行為、上げる行為を示している）。
セマフォの表現は、０以上の場合と、負の場合によって
異なる。０以上の時は、図中の太線の高さでセマフォカ
ウンタを示す。負の時は、図中の点線の数でセマフォカ
ウンタを示すと同時に、その順番によって、セマフォ待
ちのタスクの行列を示す。点線が上にあるものが、行列
の先頭に並んでいる。この並び方はＦＩＦＯ（First In
First Out）の場合と、タスク優先度順の場合の２通り
がある。図６の場合はＦＩＦＯである。図において、タ
スクが太い点線で表わされている箇所は、メッセージ待
ちでブロックされていることを示す。

【００１９】(3-2) キューに対するアクセスを示すモー
ド 図７にその一例を示す。下向きの矢印はキューに対する
メッセージの送信、上向きの矢印はキューからのメッセ
ージの受信を示す。図中キューが実線で表わされている
箇所は、キューにメッセージが溜まっていることと、そ
のメッセージの取り出される順番を示す。それぞれの線
をマウスでクリックすると、メッセージの内容がポップ
アップウインドウに表示される。キューが太い点線で表
わされている箇所はキューの待ち行列の順番を示す。こ
の並び方はＦＩＦＯの場合とタスク優先度順の場合の２
通りがあるが、図７に示すのはＦＩＦＯの場合である。
タスクが太い点線で表わされている箇所は、メッセージ
待ちでブロックされていることを示す。

【００２０】(3-3) タスク間のイベント送信および受信
を示すモード 図８にその一例を示す。図では、まずタスクＢがタスク
Ａにイベントを送信した後、タスクＡがそれを受信す
る。そしてタスクＡがさらにイベントを受信しようとし
て休眠状態になり（図中の点線で示す部分）、その後タ
スクＢがタスクＡにイベントを送信して、タスクＡが目
覚めることを示す。そして該当する箇所をマウスでクリ
ックすると、イベントの種類がポップアップウインドウ
に表示される。

【００２１】(3-4) 例外の送信を示すモード 図９にその一例を示す。同図は、タスクＢがタスクＡに
例外を送信し、例外サービスルーチン（図中線点で示
す）が活性化されたことを示す。該当する箇所をマウス
でクリックすると、活性化されている例外サービスルー
チンがポップアップウインドウに表示される。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、グ
ラフィカルアナライザを使用することによって、トレー
スデータの情報量とその情報の内容をアナライザから制
御できると共に、リアルタイムシステムのアプリケーシ
ョンタスクとカーネルの動作を視覚的に表現することが
でき、その検証を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るグラフィカルアナライザの原理構
成図である。

【図２】リアルタイムシステムのシミュレーション開発
環境の一実施例を示す構成図である。

【図３】シミュレーションカーネルのトレースデータ収
集方法を説明するための図である。

【図４】ＣＰＵの推移を示す表示例である。

【図５】タスクの状態を示す表示例である。

【図６】セマフォに対するアクセスを示す表示例であ
る。

【図７】キューに対するアクセスを示す表示例である。

【図８】タスク間のイベント送受信を示す表示例であ
る。

【図９】例外の送信を示す表示例である。

【符号の説明】

１ グラフィカルアナライザ本体部 ２ 表示装置 ３ ターゲット ４ トレース条件設定ファイル ５ トレースデータ保存ファイル ６ ハイレゾリューションタイマ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リアルタイムＯＳのアプリケーション開発
   環境下で動作し、カーネルの各部にプローブを設定して
   トレースデータを収集し、そのデータを適宜加工してカ
   ーネルとアプリケーションタスクの動作を表示画面上に
   視覚的に表現するグラフィカルアナライザであって、 前記トレースデータ収集のための機能として、データの
   種類、タイムスタンプおよび実行中のタスクのＩＤの３
   つのデータは共通に収集し、その他はプローブの設定場
   所に応じて適宜収集し、あらかじめ用意した静的な領域
   に書き込み、その収集トレースデータは実行可能状態の
   アプリケーションタスクが存在しない時にディスクに保
   存するようにした機能を有し、 前記カーネルとアプリケーションタスクの動作表示の機
   能として、表示のレベルを、図形のみを表示するレベル
   と、図形と記号を混在表示するレベルと、マウス使用に
   より必要な箇所でポップアップウインドウを開きトレー
   スデータを表示させるレベルの３つのレベルとし、かつ
   情報を加工して表示するに際しては、ＣＰＵの推移を示
   すモードと、タスクの状態を示すモードと、オブジェク
   トに対するアクセスとタスク間のイベント、例外の送
   信、受信を示すモードの３つのモードの表示を適宜選択
   ・変更できるようにした機能を有することを特徴とする
   リアルタイムＯＳのグラフィカルアナライザ。