JPH11505645A - プロセッサに基づくデジタルシステムをシミュレートするための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 シミュレートされたプロセッサ環境とシミュレートされたデジタル環境を相互に作用させることによりプロセッサに基づくシステムをシミュレートするための装置と方法。本願発明の実施例では、プロセッサ環境にデジタル環境に関連した「重要イベント」（読み出しや書き込み等）のリストを与えることにより、プロセッサ環境とデジタル環境間の相互作用が行われる。本願発明の実施例ではまた、動作をプロセッサ環境またはデジタル環境のいずれか一方、すなわち両方同時にでなく実行することにより、プロセッサ環境とデジタル環境間の同期が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 プロセッサに基づくデジタルシステムをシミュレー トするための装置および方法 発明の背景 １．発明の分野 本願発明は、プロセッサシミュレータをハードウェアのデジタルモデルと接続 することによりプロセッサに基づくデジタルシステムをシミュレートするための 装置および方法に関する。より詳細には、本願発明はシミュレートされた環境の もとで、プロセッサとデジタルハードウェアを有するシステムをテストするため の装置および方法に関する。シミュレーション環境内でプロセッサシミュレータ とデジタルモデルを相互に作用させることにより、実際のプロセッサとデジタル ハードウェア間の相互作用(interaction)がシミュレートされる。これにより、 実際のコンポーネントの組立て前に行うシステムおよび特にデジタルハードウェ アのテストが改善される。 ２．関連情報 今日のハイテク環境において、車、電話システム、家庭用器具等、コンピュー タプロセッサを使用した装置の数は増える一方である。また、そのようなプロセ ッサを使用した汎用コンピュータの数も増加している 。これらいずれのシステムにおいても、ソフトウェアによりプロセッサの動作が 制御され、そして典型的にはプロセッサによりシステム内のデジタルハードウェ アが制御（およびそれに対して反応）される。例えば電話システムにおいて、プ ロセッサがあるデータをメモリの特定の（デジタルハードウェアの一部に対応す る）アドレスへ書き込むことにより、特定の電話が鳴る。もちろんこのようなシ ステムには、様々な動作およびその組み合わせを何百万回にもわたって、しかも 比較的短い時間内に実行できるものもある。 上記のような、１つあるいは複数のプロセッサとそれに対応するデジタルハー ドウェアを有した複雑なシステムを開発する場合、テストが非常に重要かつ時間 のかかる工程となる。通常の開発スキームにおいては、プロセッサは数あるベン ダから購入できる「既製」の部品として扱われる。そして典型的にはそのプロセ ッサ用のソフトウェアが特定の目的用に書かれるか、あるいは購入したソフトウ ェアが変更ないし修正されて使用される。デジタルハードウェアは通常、意図さ れる目的に合わせて特注で製造され、プロセッサを作動させるためのソフトウェ アとは独立してテストされる。ハードウェアテストが終われば、ハードウェアが 製作、組み立てを経て、プロセッサおよびそれに関連するソフトウェアとインタ フェースされる。 たいていの場合、プロセッサと製作されたデジタル ハードウェアを一緒にテストすると、個別のテスト段階では見つからなかった問 題点が浮上してくるため、ハードウェアとソフトウェアの両方にさらに手を加え る必要が出てくる。プロセッサ用のソフトウェアを作り直す作業も多大な労力を 要するが、ハードウェアを作り直す作業は特にコストと時間がかかり、ＡＳＩＣ 技術が関わってくればなおさらである。作り直し作業を一回でも避けることがで きれば、企業にとっては時間とコストの両面における多大な節約となる。さらに 、上記のような通常の開発スキームにおいては、ソフトウェア開発担当者はハー ドウェアの作り直し完了を待たなければテストが再開できないということが珍し くない。 コンピュータ技術の出現により、ハードウェアエンジニアによるデジタルハー ドウェア単体でのテスト能力は概して向上した。例えば、コンピュータをベース とした製品であれば、エンジニアはハードウェアを実際に作る前にデジタルモデ ルを構築して理論を検証することができる。典型的には、ハードウェアを正確に 評価するために、テスト対象となるハードウェアのほとんど全ての信号がシミュ レートされる。残念ながら、デジタルシミュレータを使用して実行可能なテスト は、製造されたデジタルハードウェアにプロセッサを接続した場合ほどには完全 でない。これは、プロセッサの方がより忠実かつ実際的にデジタルハードウェア を、システム内で起り得る様々な状況および変更に対処しつつ相互作用的(inter active)に駆動することができるということによる。 ソフトウェアもある程度までは、プロセッサシミュレータ等のデバイスを使用 してテストすることができる。しかしながら、実際にはデジタルハードウェアに 情報を送るか又はそこから受け取るはずのソフトウェア命令が発生した場合には 、シミュレーションでは実際のシステムの反応を正確に再現することはできない 。 部分的な解決方法が、「埋め込みシステムソフトウェアデバッギンッグのため の、マルチスレッド化プログラミング言語の使用による汎用ハードウェアシミュ レータの拡張」と題する、１９９３年５月公表のKenneth J．Duda氏のマサチュ ーセッツ工科大学論文において論ぜられており、ここに参照する。この部分的な 解決方法によれば、プロセスシミュレータが、何らかの形でデジタルモデルとし て振る舞うプロセスと交信するよう構成される。しかしながら、そこで想定され ていたのはソフトウェア部分のテストのみであり、仮想のハードウェアをテスト するためには全く不適当であった。よって、このコンセプトによってもソフトウ ェア・ハードウェアシステムをテストすることはできなかった。 このように、プロセッサとハードウェアの組み合わ せをより正確に、デジタルハードウェアの製作に先立ってテストするための方法 が必要とされている。 発明の概要 本願発明は上記の問題点に以下のように対処している。すなわち、シミュレー トされたプロセッサ環境とシミュレートされたデジタル環境とを相互に作用させ ることにより、プロセッサに基づくシステムをシミュレートする。これにより、 個々のコンポーネントを別々にテストする場合に比べてより厳密に、ハードウェ アの製作に先だってシステムをテストすることが可能になる。 本願発明の実施例では、デジタル環境に関連する「重要イベント」リストをプ ロセッサ環境に付与することにより、プロセッサ環境とデジタル環境間の相互作 用が実現される。これら重要イベントは例えば、テストされている特定のデジタ ルモデルのアドレスに対応するメモリアドレスからの読み出しまたはそこへの書 き込みである。このようにして、ソフトウェアプログラムを実行中にプロセッサ 環境により重要なイベントが識別されると、プロセッサ環境は適切な情報をデジ タル環境に送ることにより反応する。本願発明の実施例によればこの目的でカス タムプロセッサ環境が作られるか、または既製のプロセッサ環境に変更ないし修 正を加えて利用される。 本願発明の実施例ではさらに、動作をプロセッサ環 境とデジタル環境の何れかのみで発生させ双方において同時に発生することを避 けることにより、プロセッサ環境とデジタル環境とが同期される。よって、プロ セッサ環境の方からソフトウェア命令が処理される。重要イベントが検出される と、適切な情報がデジタル環境に送られ、プロセッサ環境は以後の命令の実行を 保留する。そしてデジタル環境がいわば眠りから起こされ、プロセッサ環境に時 間的に「追いつい」た後、前記重要イベントに関する情報が処理される。その結 果生じる情報と肯定応答(acknowledgement)のいずれか又は両方がその後プロセ ッサ環境に返送され、それによってプロセッサ環境は動作を再開し、一方デジタ ル環境は動作を保留する。 上記以外の構成ないし組み合わせも本願発明において可能であることは言うま でもない。 図面の簡単な説明 本願発明の様々な目的、特徴ならびに利点は以下の詳細な説明と図面を参照す ることにより、より明らかとなる。 図１は本願発明の実施例と各環境を示す図である。 図２は本願発明の実施例におけるプロセッサおよびデジタル環境のブロック図 である。 図３は本願発明の実施例における様々な動作のシーケンスを示すタイミング図 である。 図４は本願発明の実施例における方法の、プロセッ サ環境の動作に関する流れ図である。 図５は本願発明の実施例におけるデジタル環境のブロック図である。 図６は本願発明の実施例における方法の、デジタル環境の動作に関する流れ図 である。 詳細な説明 本願発明は、プロセッサシミュレータとハードウェアのデジタルモデルを接続 することによりプロセッサに基づくデジタルシステムをシミュレートするための 装置及び方法に関する。より詳細には、本願発明はシミュレートされた環境内で プロセッサとデジタルハードウェアを有するシステムをテストする装置と方法に 関する。このシミュレーション環境内ではプロセッサシミュレータとデジタルモ デル間の通信が行われ、実際のプロセッサとデジタルハードウェア間の相互作用 がシミュレートされる。それにより、システムおよび特にはデジタルハードウェ アのテストを、実際のコンポーネントの製作に先だってより良好に行うことがで きる。 本願発明によればこのテストは、模擬(emulated)プロセッサ環境を模擬デジタ ル環境と結合することにより行われる。本願発明では、一方または両方の環境が カスタム開発されるか、または以下に説明するように一方または両方の環境の既 存の製品が購入される。いずれにしろ、本願発明を実現するためにはいくつかの 困難な点を克服する必要があった。例えば、プロセッサシミュレータの世界はメ モリ、レジスタおよび命令から構成される（命令形式）一方、デジタルシミュレ ータの世界はデジタル信号を伝達するためのシミュレートされたワイヤから構成 される（バス信号形式）。これら２つの世界を互いにやりとりさせる必要がある のである。また、模擬プロセッサ環境を模擬デジタル環境と同期させることも困 難である、なぜなら実際のプロセッサの実際のデジタルハードウェアに対する速 度に比べて、模擬プロセッサ部分の方がデジタル部分よりはるかに速く動作する からである。言い換えれば、模擬デジタルハードウェアが実際の、すなわち被模 擬デジタルハードウェアに対して動作する速度よりも、模擬プロセッサの方が実 際のプロセッサにより近い速度で動作するのである。よって、プロセッサ部分は デジタル部分に比べてはるかに短い時間で１秒間の実際（すなわちシミュレート されてない）動作を実行することができる。さらに、模擬デジタル環境にとって 重要なイベントを模擬プロセッサ環境に知らせておかなければならない。 本願発明の実施例および各環境を図１を参照して説明する。図１には、単一ユ ーザ型または複数ユーザ型の、１つまたは複数のプロセッサを有したコンピュー タのコンピュータ環境が示されている。さらに、このコンピュータ環境はマイク ロコンピュータないしワー クステーション、ミニコンピュータ、メインフレームおよび超並列処理コンピュ ータに関わるものでもよい。マイクロコンピュータないしワークステーションの 例としてはIBM(Armonk，NY)社製のIBM PC及びSun Microsystems社(Mountain Vie w，California)のSpark-Stationがある。またミニコンピュータの例としては、D igital Equipment社（Maynard，Massachusetts）のVAX750およびIBM社のAS/400 がある。メインフレームの例としてはIBM社のSystem-390シリーズがある。さら に超並列処理コンピュータとしてはCray Research社（Eagan，Minnesota）製のC ray T3Dがある。もちろん本願発明ではその他数多くの種類のコンピュータシス テムが使用できる。また本願発明においては上記したようなコンピュータ環境を ２つまたはそれ以上結合して使用することもできる。 さらに、本願発明において使用されるコンピュータ環境では数多くのオペレー ティングシステムが使用できる。例えばUNIXの様々なバージョン、Digital Equi pment社のVMS、またはIBM社のOS/2がある。使用するオペレーティングシステム は数多くの種類から選択できるが、良好なプロセス間コミュニケーション機能を 有したオペレーティングシステムを選択するのが有利である。 図１において、コンピュータ１００の様々なコンポーネントがバス１１６によ り接続されている。特に、 バスには１つまたは複数のＣＰＵ１０２が取り付けられている。本願発明の実施 例において使用されるＣＰＵ１０２は上記したようなコンピュータにおいて頻繁 に見られるものが使用でき、またはその他のＣＰＵを必要な数だけ使用すること もできる。例えばマイクロコンピュータの場合、Intel 80X86シリーズ、Pentium またはIntel社の将来開発されるであろうＣＰＵが使用できる。 ＲＡＭ１１０には色々な要素、例えば様々な実施例における本願発明の一部が 含まれる。図示された要素の１つはプロセッサ環境１１２であり、それによって コンピュータプロセッサ環境がエミュレートされる。ＲＡＭ１１０内にはまたデ ジタル環境１１４も含まれており、それによって１つまたは複数のデジタルハー ドウェアがエミュレートされる。 リンク１１８から明らかなように、２つの環境１１２と１１４は互いに交信し ている。例えば、プロセッサ環境１１２内でアセンブリ言語プログラムが実行さ れている時に、プログラム内命令によってデータをデジタル環境１１４内のシミ ュレートされたハードウェアの一部に対応する特定のメモリアドレスから読み出 さなければならないとする。その場合、本願発明の実施例によれば、特定のアド レスからデータを読み出す要求がリンク１１８を介して送られる。その結果、要 求されたデータは特定のアドレスからリンク１１８を 介してデジタル環境１１４からプロセッサ環境１１２へと送出される。以下にこ の点を説明する。 ＲＡＭ１１０はいずれのタイプのメモリデバイスでもよく、例えばＤＲＡＭお よびＳＲＡＭが使用できる。以下に詳細に説明するように、プロセッサ環境１１ ２およびデジタル環境１１４の全体あるいは一部をその他のタイプの記憶装置内 に配設することも可能である。 本願発明の実施例においてＲＯＭ１０４にはコンピュータ１００が必要とする 様々な情報が記憶される。例えば、初期化ルーチンに関する情報や、プロセッサ 環境１１２とデジタル環境１１４の一部または全て、すなわち様々なコンポーネ ントのテストおよびシミュレーションの間概して変更されることのない部分をＲ ＯＭ１０４内に記憶させておくことができる。本願発明の実施例では、ＲＯＭ１ ０４は例えばＰＲＯＭ，ＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ等様々なタイプのデバイスに より構成できる。 記憶装置１０６は大容量記憶装置であればその種類を問わず、例えば磁気的、 電気的、光学的および生物学的記憶装置が使用できる。ここでも、本願発明の様 々な実施例においては、プロセッサ環境１１２とデジタル環境１１４が全体とし て、または部分的に記憶装置１０６内に包含される。 Ｉ／Ｏ装置１０８としては本願発明の実施例ではキ ーボード、プリンタその他の、コンピュータシステム１００に情報を出し入れで きる装置が使用される。これにより付加的情報が環境１１２と１１４間でやりと りされる。 ディスプレイスクリーン１２０には、環境１１２と１１４間の相互作用ならび にシミュレーションの最終結果の両方または一方が表示される。ディスプレイス クリーン１２０用のディスプレイとしては様々な解像度のディスプレイ、例えば ＣＲＴやフラットパネルディスプレイが使用できる。 環境１１２および１１４の様々な実施例を図２を参照して説明する。図２にお いて、プロセッサ環境１１２の実施例が複数のコンポーネントを有している。特 に、プロセッサシミュレータ２０４が示されている。本願発明の実施例において はこのプロセッサシミュレータは既製または特注のプロセッサシミュレータであ る。さらに、異なるプロセッサを不特定数シミュレートすることもできる。例と して、Zylog 8000または日立ＳＨプロセッサをシミュレートするＧＮＵシミュレ ータがある。そのようなシミュレータはFree Software Foundation，Inc.，675 Massachusetts Avenue，Cambridge，MA．に問い合わせて入手可能である。もち ろん、典型的にはシミュレーションの対象となる実際のシステムで使用されるプ ロセッサに対応するシミュレータが使用される。 重要イベント識別手段２０６により、デジタル環境１１４に関連する重要なイ ベントがプロセッサシミュレータ２０４に供給される。重要なイベントとしては 例えばデジタル環境１１４上に存在（およびそれに関連）するメモリ場所での読 み出しおよび書き込みが含まれる。 本願発明の様々な実施例では、重要イベント識別手段２０６はプロセッサシミ ュレータ２０４から分離しているか又はその一部分を構成している。本願発明の 実施例では、プロセッサシミュレータ２０４はイベントを認識するよう修正され る。すでに紹介したプロセッサシミュレータはそのように修正されるシミュレー タの例である。特に、シミュレータがＣプログラミング言語により書かれている 場合、以下のような構造を有していると想定される： このようなシミュレータに重要イベントを認識させ、デジタル環境１１４と相互 作用させるために、様々な実施例では例えば以下のような修正を行う： 上記の例では、様々な実施例におけるサブルーチンread_significant_address() およびwrite_significant_address()はデジタルシミュレータインタフェース２ ０２（以下に詳述）の一部であり、またaddress_is_significant()は重要イベン ト識別手段の一部である。 いずれのイベントにおいても、サブルーチン″address_is_significant″では 、重要と見なされるすべてのアドレスのリストが考慮される。よって、サブルー チ ンが真として戻ってきたアドレスはデジタル環境１１４にとって重要である。そ のようなサブルーチンはシミュレートする特定のデジタルハードウェアに応じて 置換したり更新できる。本願発明の実施例ではイベント識別手段２０６はプロセ ッサシミュレータ２０４により初期化手続きの一部としてアクセスされるため、 プロセッサシミュレータ２０４はどのイベントを重要と見なすべきかを始めから 認識している。 テストドライバ２０８はプロセッサシミュレータ２０４に対して、実行すべき ソフトウェア命令を与える。また本願発明の実施例においては、テストドライバ ２０８は、重要イベント識別手段２０６により使用される重要イベントのリスト を供給する。いくつかの実施例では重要イベント識別手段２０６とテストドライ バ２０８は互いを兼ねている、すなわち同一要素である。最後に、本願発明の実 施例のいくつかは、テストドライバ２０８によりデジタル環境１１４に対して所 定の刺激が与えられるように構成されている。 本願発明の実施例のいくつかにおいては、プロセッサ環境１１２はプログラマ ブルである。すなわち特別な、または公知のプログラミング言語を用いてプログ ラムし、解釈(interpret)またはコンパイルできる。さらに、プロセッサ環境１ １２が起動すると、プログラムが記憶装置１０６から読み込まれ、そのプログラ ムにより例えば、重要イベント識別手段２０６を重要 イベントの発生源として使用するよう指示される。このようにして、プロセッサ 環境１１２はテストしている特定のデジタルモデルから独立に保たれる。よって 、プロセッサ環境１１２は数多くの異なるデジタルモデルをテストすることがで きる。 プロセッサシミュレータ２０４においてソフトウェア命令を実行中に重要なイ ベントが検出されると、プロセッサシミュレータ２０４はそのイベントをデジタ ルシミュレータインタフェース２０２に送る。よって、例えば、実際のデジタル ハードウェア上に存在するはずのアドレスにデータを書き込めという指示が検出 された場合、当該アドレス、書き込みデータ、および書き込み「コマンド」がデ ジタルシミュレータインタフェース２０２に対して「イベント情報」として送ら れる（いくつかの実施例においてはコマンドは必要とされないが、それはデータ の存在自体によって「書き込み」が指示されるからである）。デジタルシミュレ ータインタフェース２０２はさらにこのイベント情報を、デジタル環境１１４が 受け取りかつ理解できる形式にする。そしてイベント情報はリンク１１８を介し てデジタル環境１１４に送られる。様々な実施例においては、以下に説明するよ うにイベント情報と共にリンク１１８を介して「タイムスタンプ」が送られる。 リンク１１８を介してデジタル環境１１４に送られたイベント情報はプロセッ サシミュレータインタフェ ース２１０により受け取られ、データが解釈されて、デジタル環境１１４の他の 部分が理解可能な形式にされる。イベント情報はその後デジタルモデル２１２に 送られて処理される。上記したごとく、デジタルモデルはエンジニアが作ろうと しているデジタルハードウェア（メモリデバイス等）をシミュレートするもので ある。本願発明によれば、不特定数の様々なハードウェアをシミュレートの対象 装置とすることができ、さらにそれら装置を別の（シミュレートされた、又はそ うでない）他の不特定数の装置と相互接続することもできる。 このようなコンセプトの一例として、例えばデジタルモデル２１２に関連する アドレスに対する「書き込み」という重要イベントが生じた場合、リンク１１８ を介して送られたデータが該特定されたアドレスに書き込まれる。本願発明の実 施例では、書き込み動作が行われたという肯定応答がプロセッサ環境１１２にリ ンク１１８を介して返送される。また、本願発明の様々な実施例においては、書 き込みの後の影響（例えば、書き込みに伴うデジタルモデル２１２による別の場 所（図示せず）からのデータの検索等）もまた、プロセッサ環境１１２に返送可 能である。 システム全体を適切にシミュレートするために、プロセッサ環境１１２をデジ タル環境１１４と同期させる必要がある。すなわち、２つの環境１１２と１１４ が同じ時間感覚を有していなければならない（シミュレートされた一秒間が両方 の環境にとっても同じものを意味していなければならない）。しかしこの課題は 、すでに述べたようにプロセッサシミュレータとデジタルハードウェアシミュレ ータの速度をそれぞれの実際の物と較べた場合前者の方がはるかに速いため、簡 単には解決できない。 本願発明の実施例による１つの方法では、この同期化の問題は以下のようにし て対処される。イベント情報はプロセッサシミュレータ２０４からデジタルシミ ュレータインタフェース２０２へ送られる。デジタルシミュレータインタフェー ス２０２は１つまたは複数のルーチンを有しており、それによりイベント情報が 調整されリンク１１８を介して送り出される。本願発明の実施例ではリンク１１ ８はＵＮＩＸ環境における名前付きパイプであるが、その他の様々なリンク方法 も可能であることは言うまでもない。いずれにしろ、イベント情報がプロセッサ シミュレータインタフェース２１０にリンク１１８を介して送られると、プロセ ッサ環境１１２上のすべての動作（すなわち時間）が凍結される。本願発明の実 施例においては、これは名前付きパイプの「入力(incoming)」端にＲＥＡＤシス テムコールを発生することによりなされる。ＵＮＩＸカーネルは何かを受け取る まで、以後の処理をブロックする。 さらに本願発明の様々な実施例では、デジタル環境１１４上の動作もまた、リ ンク１１８を介してイベント情報を受け取るまで凍結される。上記したように、 本願発明の実施例ではプロセッサ環境１１２からタイムスタンプが送られる。こ れは、プロセッサ環境１１２が最後に何らかのイベント情報（又は、以下に説明 するようなその他のコマンド）をデジタル環境１１４に送ってからの経過時間を 示す。 このタイムスタンプを受け取ると、デジタル環境１１４は、最後にイベント情 報（又は、その他のコマンド）受け取って以降経過した時間に対応する適切なク ロックサイクル数を実行する。その後、実際に受け取った重要イベントが処理さ れる。よって、例えばもしプロセッサシミュレータインタフェース２１０が、特 定のアドレスからデータを読み取るというイベント情報を受け取り、さらに最後 のイベント情報を受け取ってから５００ナノ秒経過したと知らされると、デジタ ル環境１１４はまず５００ナノ秒分のクロックサイクルを経た後に初めて、読み 出しコマンドを発生する。 デジタル環境１１４がイベント情報を処理した後、肯定応答がリンク１１８を 介してデジタルシミュレータインタフェース２０２に返送される。本願発明の実 施例では、読み出し等の結果が肯定応答としての役割を果たすことができる。い ずれのイベントにおいても、肯定応答を送ることによりシミュレートされたデジ タル環境１１４は再び動作停止状態になり、次のイベント情報（又はコマンド） を待つ。肯定応答を受け取ると、プロセッサ環境１１２は時間凍結状態から解放 される。 リンク１１８としてＵＮＩＸ名前付きパイプのようなプロセス間コミュニケー ションシステムを使用することにより、環境１１２と１１４をそれぞれ、イベン ト（又は肯定確認）情報がパイプから受け取られた時に再開可能なプロセスとし て取り扱うことができるという利点が得られる。よってタイムスタンプは、デジ タル環境１１４が次に時間を凍結すべきタイミングを示す手段として使用できる 。ただし、本願発明の実施例においては、環境１１２と１１４が同時に実行し続 けることができるように、それらを同期させることも可能である。その場合、２ 環境間の同期が維持される。さらに本願発明によれば、リンク１１８として異な る種類のリンクをいくつでも使用できる。例えばＴＣＰ等のローカルエリアネッ トワークプロトコルを使用して、環境１１２と１１４（又はその一部ないし複数 プロセッサシミュレータとデジタルモデルのいずれか又は両方）がそれぞれ別の コンピュータシステム１００上にあるように構成することができる。 読み出しや書き込みイベント等のイベント情報をデジタル環境１１４に対して 送る他に、本願発明の実施例ではプロセッサ環境１１２により、様々なその他の 種類の情報がリンク１１８を介して送られる。例えば、プロセッサ環境１１２が 、時間凍結されたデジタル環境１１４に対して先行し過ぎないように、本願発明 の実施例では「サイクル」コマンドがデジタル環境１１４に送られる。このコマ ンドによりデジタル環境１１４は所定の数のクロックサイクルを実行させられ、 時間的にプロセッサ環境１１２に追い付く。こうして、デジタル環境１１４にお いて発生しかつプロセッサ環境１１２にとって重要なイベント（割り込み等）が 、実際のプロセッサ・ハードウェア環境に酷似した形で処理され得る。 本願発明の実施例においてはデジタル環境１１４にはさらに「ポール(poll)」 コマンドを送ることができる。これによりデジタルモデル２１２の特定のシミュ レート信号の状態が把握できる。このコマンドを使用した様々な実施例では、こ のコマンドがテストドライバ２０８により直接デジタルシミュレータインタフェ ース２０２に（さらにはリンク１１８上に）送られる、すなわちプロセッサシミ ュレータ２０４がバイパスされる。さらに、ポールコマンドから得られた結果も またプロセッサシミュレータ２０４をバイパスしてデジタルシミュレータインタ ーフェース２０２からテストドライバ２０８に送られる。この結果を受け取った 後、テストドライバ２０８は結果に応じて何らかの適切な動作を行う。もちろん 本願発明の実施例では、そ の他の構成、例えばプロセッサシミュレータ２０４を上記処理に関与させること も可能である。 本願発明の実施例では、デジタル環境１１４が、エミュレートされている実際 のデジタルハードウェアに対して動作する速度に比較して、プロセッサ環境１１ ２の方が実際のプロセッサの速度により近い速度で動作するため、本願発明の実 施例では、特定の状況においてタイムスタンプにより示される時間を意図的に大 幅に減らすことができる。例えば、デジタル環境１１４に対してイベント情報が 最後に送られてから１００，０００ナノ秒が経過したとすれば、デジタル環境１ １４が追い付かなければならないのは１０，０００ナノ秒分だけであると示すこ とができる。多くの状況においてはこれで良いが、例えば１０，００１ナノ秒と １００，０００ナノ秒間において割り込みが起きる可能性が高い場合には、その ような実施例は適切でない。 上記の説明から明らかなように、本願発明の実施例ではプロセッサ環境１１２ が「マスター」として、イベント情報を送ることによりデジタル環境１１４の実 行をトリガする。もちろん、本願発明の様々な実施例においては逆の関係も可能 であり、または２つを同位環境(peer)として動作させることも可能である。 上記したコンポーネントとそれらの相互作用に関する構成は本願発明の単なる 例示であり、その他の異な る構成も可能であることは言うまでもない。 本願発明の様々な実施例におけるコンポーネント間のタイミングを図３に示す 。特に、この図を参照して重要イベントであるメモリ読み出しとメモリ書き込み について説明する。図３において、イベントシーケンスは時間的に上から下へ向 かって進行する。よって、図において最初に起こるイベントは、プロセッサシミ ュレータ２０４からデジタルシミュレータインタフェース２０２が受け取るメモ リ読み出しまたはメモリ書き込み要求である。これはブロック３０２により示さ れている。上記のごとく、この要求は関連するアドレスやデータ等の情報を含む 。 デジタルシミュレータインタフェース２０２が要求を受け取ると、コマンドが （リンク１１８を介して）プロセッサシミュレータインタフェース２１０に、経 過時間を示すタイムスタンプと共に送られる。これはブロック３０４により示さ れている。すでに説明したように、本願発明の実施例ではこのタイムスタンプの 送信によりプロセッサ環境１１２は以降のソフトウェア命令の実行を中断し、デ ジタル環境１１４は実行を開始する。 プロセッサシミュレータインタフェース２１０はタイムスタンプを受け取り、 最終的にはデジタルモデル２１２に対して、最後にイベント情報が受け取られて 以降経過したシミュレーション時間に対応する数の適切なバスサイクルを実行さ せる。これはブロック３０６で示されている。デジタルモデル２１２が「追い付 いて」いる最中、割り込み等のイベントがデジタルモデル２１２により発生され る場合がある。その場合、割り込み要求がデジタルシミュレータインタフェース ２０２およびプロセッサ環境１１２に（リンク１１８を介して）返送され、処理 される。これはブロック３０８により示してある。割り込み処理については以下 に説明する。 必要な数のバスサイクルを実行することによりデジタル環境１１４がプロセッ サ環境１１２に「追い付く」と、当初のメモリ読み出し又は書き込みコマンドに 対応するメモリ読み出し又は書き込みバスサイクルがデジタルモデル２１２に送 られる。これはブロック３１０により示されている。次にデジタルモデル２１２ はメモリ読み出し又は書き込み要求の結果を、ブロック３１２に示すようにプロ セッサシミュレータインタフェース２１０に送る。メモリ読み出しが要求された 場合、この結果は特定のアドレスから読み出されたデータである。メモリ書き込 みの場合は、この結果は当該要求が処理されたことに対する単なる肯定応答であ る。いずれの場合でも、結果はブロック３１４で示すようにデジタルシミュレー タインタフェース２０２に送られる。 プロセッサシミュレータインタフェース２１０がこの情報を受け取ると、プロ セッサ環境１１２は動作を再開し、メモリ読み出し又は書き込み結果が、ブロッ ク３１６に示すようにプロセッサシミュレータ２０４に送られる。この後ようや く、割り込み要求等のデジタルモデル２１２から発生されたイベントが処理され る。この状況は実際のプロセッサ環境でしばしば起こる状況に似ている、という のも割り込み要求は必ずしも即座に処理されるとは限らないからである。しかし ながら、割り込み要求等の処理タイミングが非常に重要なシミュレーションでは 、本願発明によれば「サイクル」コマンドを比較的頻繁に使用することができる 。こうして、割り込み要求が発生されてから実際にプロセッサシミュレータ２０ ４がそれに反応して動作を開始するまでの時間が短縮される。 プロセッサ環境１１２とデジタル環境１１４との相互作用に関する本願発明の 動作方法の実施例を以下に図４の流れ図を参照して説明する。図４において、第 １のステップとしてはプロセッサシミュレータ２０４を含むプロセッサ環境１１ ２がブロック４０２に示すように起動される。これには、デジタルモデル２１２ が重要イベント認識手段２０６等を介して重要であると見なす必要のあるイベン トを識別するなどの初期化作業が含まれる。 初期化シーケンスが終わると、次はブロック４０４ により示すように次のソフトウェア命令を実行するステップである。本願発明の 様々な実施例では、この命令はテストドライバ２０８によって指定されたファイ ルまたはテストドライバ２０８自身から取り出される。 本願発明によれば、プロセッサ命令の実行中に重要なイベントが認識されない と、所定の時間内にデジタルモデル２１２に何らかのイベント情報（コマンド等 ）が送られたかどうかが判断される。これは判断ブロック４０６と４１８により 示されている。言い換えれば、デジタルモデル２１２を所定のサイクル数だけ動 作させてプロセッサ環境１１２に時間的に追い付かせるかどうかの判断がなされ る。答えが「イエス」であれば、「サイクル」コマンドがデジタルモデル２１２ に送られる。本願発明の実施例においては、静的または動的手段を必要数使用し て、いつサイクルコマンドを送るか否かの判断をすることができる。 ブロック４１６に示すようにデジタルモデルに「追い付き」を認めると、割り 込み等のイベントがデジタルモデル２１２から発生される可能性があるので、サ イクリングの結果がさらに別の処理を必要とするかどうかが判断される。これは 判断ブロック４２０で示されている。デジタルモデル２１２からの結果が、割り 込み等の発生により別の処理を必要としないならば、ソフトウェア命令はブロッ ク４２２で示すように完了 される。すなわち、命令を完了するために必要な動作がすべて実行される。例え ば、デジタルモデル２１２の所定アドレスのメモリ読み出しは、そのアドレスの 値を取り出してプロセッサシミュレータ２０４内の特定のレジスタ上に置くよう 指示するソフトウェア命令に基づいているとする。その場合、ブロック４２２は その命令の後半部分、すなわち得られた値を特定のレジスタに置くという命令部 分を表している。それが終了すると、ブロック４０４に示すように次の順序のソ フトウェア命令が実行される。同様に、判断ブロック４１８において、もし「サ イクル」コマンドをデジタル環境１１４に送る必要がないならば、制御は再びブ ロック４０４に向けられる。 言うまでもなく、本願発明の実施例においてはメモリ読み出しまたは書き込み 等を利用する様々な種類のソフトウェア命令をいくつでも使用することができる 。 判断ブロック４２０に対す答えが「イエス」であれば、プロセッサシミュレー タ２０４はそのように伝えられ、「結果」がさらなる処理を必要としていること を認識する。これはブロック４２４により示されている。しかしこの別の処理に 取りかかる前に、ブロック４２２に示すように目下のソフトウェア命令が完了さ れる。そして、ブロック４０４に従って次のソフトウェア命令が実行されるが、 この命令は、その前に割り 込みが検知されていた場合は、割り込みイベントハンドラの命令である可能性が 高い。 上記の様々な状況において、判断ブロック４０６において重要イベントが認識 されたなら、デジタルモデル上の関連メモリアドレス、該イベントが「書き込み 」であればそのアドレスに書き込む値、および経過時間を決定しなければならな い。これはブロック４０８に示されている。これらの情報は次にブロック４１０ に示すようにデジタルモデル２１２に送られる。本願発明においてはその後、判 断ブロック４１２と４１４で示すようにデジタルモデル２１２から反応（確認応 答）があるまで待機する。換言すると、そのような反応があるまで時間が凍結さ れる。本願発明の様々な実施例では、読み出し又は「ポール」コマンドの場合、 要求された情報がプロセッサ環境１１２により受け取られたことをもってして前 記反応とすることができる。その他の種類のコマンドの場合、前記反応はただ単 にコマンド（例えば「書き込み」）が処理されたということを示す肯定応答でも よい。 デジタルモデルから反応が受け取られると、次は、判断ブロック４２０に関し てすでに説明したように、結果が別の処理を必要とするかどうかを判断するステ ップである。ここでもまた、割り込み要求を処理するか、またはその他の、例え ば読み出しまたはポールコマンドの結果により必要とされる何か別の動作を行う ことになる場合もある。 本願発明におけるデジタル環境１１４とそのコンポーネントの様々な実施例が 図５に示されている。図５において、プロセッサシミュレータインタフェース２ １０は上記のようなイベント情報を受け取り、それをコマンドインタプリタ５０ ２に送る。コマンドインタプリタは受け取ったコマンドのタイプを判定し、それ に応じて動作する。例えば、コマンドが「ポール」コマンドであれば、要求され た信号の状態が信号読み取りモジュール５０６を介して得られる。このために本 願発明の実施例では、デジタルモデル２１２により信号読み取りモジュール５０ ６はデジタルモデル２１２内の全ての信号の状態を常に知らされる。より詳細に は、本願発明の様々な実施例では、デジタルモデル２１２内の信号が変化すると 信号読み取りモジュール５０６が「アクティブ」になる。このようにして様々な シミュレートされたワイヤ等の状態を効率的に知ることができる。そして、要求 された信号の状態はプロセッサシミュレータインタフェース２１２に送られて、 リンク１１８を介して運ばれる。 コマンドインタプリタ５０２により、受け取られたコマンドが読み出しまたは 書き込みであると判断されたなら、まず最初にデジタルモデル２１２を適当な数 のバスサイクルだけ（受け取ったタイムスタンプに従って）実行させて、プロセ ッサシミュレータに「追い 付か」せる。そして、バスモデル５０４により特定の情報の読み出しや書き込み が行われる。より詳細には、バスモデル５０４はデジタルモデル２１２のすべて の必要なシミュレートされた線路を作動（すなわち書き込み可能）して要求され た動作を行う。読み出しコマンドの場合、バスモデル５０４は要求されたデータ を得た後プロセッサシミュレータインタフェース２１０に転送し、さらにリンク １１８を介して送る。「書き込み」コマンドの場合、特定のデータが要求された アドレスへ書かれた後、バスモデル５０４は書き込みが実施されたことを示す肯 定応答をプロセッサシミュレータインタフェース２１０に送る。 「サイクル」コマンドが受け取られると、バスモデル５０４はデジタルモデル ２１０を所定数（使用者の選択による任意の静的数または動的に変化する数）の バスサイクルだけ実行する。割り込み要求等のイベントが発生された場合、バス モデル５０４はそれをプロセッサシミュレータインタフェース２１０さらにはリ ンク１１８に送る。これは、読み出しまたは書き込みコマンドにおいて、デジタ ルモデル２１２が上記したようにプロセッサ環境１１２に追い付いている最中に 割り込み要求が発生された場合の手順と同じである。 上記コンポーネントとそれらの相互反応に関する構成は本願発明の単なる例示 であり、その他の構成も可能である。 デジタル環境１１４に関する本願発明の動作方法の実施例を以下に図６を参照 して説明する。図６において、プロセッサ環境１１２からイベント情報が受け取 られるまでは、何の動作も起こらない。これは判断ブロック６０２と６０４によ り示されている。イベント情報が一旦受け取られると、次はデジタルモデル２１ ２を、タイムスタンプまたはサイクルコマンドに従って所定のサイクル数だけ実 行するステップである。これはブロック６０６により示されている。この結果割 り込みがもし起これば、その割り込みは判断ブロック６０８と６１０により示さ れるようにプロセッサ環境１１２へ送られる。そして割り込みはすでに説明した ように処理される。 残りのステップはプロセッサ環境１１２から受け取られた特定のコマンドに依 存する。すでに述べた通り、本願発明の実施例ではブロック６１２に示すように ４つのコマンドが受け取られる。よって、例えば受け取ったコマンドが「読み出 し」だったとすると、次はデジタルモデル２１２の特定のアドレスからデータを 読み出すステップであり、これはブロック６１４により示されている。このデー タは次に、ブロック６１６で示すようにプロセッサ環境１１２に転送される。そ の後、本願発明の実施例ではデジタル環境１１４が再び、次のイベント情報を受 け取るまで待機する。これはブロック６０４と判断ブロック６０２に示されてい る。 受け取ったコマンドが「書き込み」コマンドの場合、プロセッサ環境１１２か ら受け取られたデータはデジタルモデル２１２の、イベントデータにより特定さ れたアドレスに書き込まれる。これはブロック６１８により示されている。その 後、書き込みがなされたことを示す肯定応答１１２がプロセッサ環境１１２に送 られる。そしてデジタル環境１１４は次のイベント情報を受け取るよう待機する 。 コマンドが「ポール」コマンドの場合、特定された信号の状態がブロック６２ ２に示すようにアクセスされる。そしてブロック６２４に示すように、信号の状 態はプロセッサ環境１１２に転送され、環境１１４は再びイベント情報を待つ。 コマンドが「サイクル」コマンドであれば、すでにサイクリングがブロック６ ０６で起こったと想定される。サイクリングが完了すると、ブロック６２６に示 すように肯定確認がプロセッサ環境１１２に転送される。 本願発明の実施例では、プロセッサ環境１１２はＣ言語やすでに参照したKenn eth Duda氏の論文において記載されているＳＯＴＬ言語等のコンピュータ言語を 使用して構築することができる。同様にデジタル環境１１４も数多くのコンピュ ータ言語により構築することができる。しかし、特定の言語が所期の目的により 適している。例えば、デジタル環境１１４は米国オレゴン州のMentor Corporati on製のQuicksimを使用してＶＨＤＬ言語で書くことができる。 概して、本願発明の実施例の様々なコンポーネントはハードウェア、ソフトウ ェアまたはそれらの組み合わせにより実施することができる。そのような実施例 において、様々なコンポーネントおよびステップは本願発明の機能を達成するた めにハードウェアとソフトウェアの両方またはいずれか一方において実施される 。現在利用可能な、または将来開発されるコンピュータソフトウェア言語ならび にハードウェアコンポーネントの両方またはいずれかを本願発明の実施例に使用 することができる。 上記した本願発明の特定の実施例は発明の原理を単に例示するものであり、こ の原理に一致するその他様々な変更ないし変形が当業者によって可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケネス ジェイ デューダ アメリカ合衆国 カリフォルニア 94025 メンローパーク ローブル アヴェニュ ー 687 アパートメント ナンバー３ (72)発明者 アルフレッド プラット アメリカ合衆国 カリフォルニア 95014 キュペルティーノ チャドウィック プ レイス 11120

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プロセッサとデジタルデバイスを有した仮想のシステムをテストする装置で あり、 プロセッサシミュレータとデジタルモデルを有したシミュレーション環境と 、 識別手段と、 インタフェース手段を具備しており、 デジタルモデルにとって重要である１つ又は複数の重要イベントが前記識別 手段によりプロセッサシミュレータのために識別され、 前記１つまたは複数の重要イベントは対応するイベント情報を有しており、 前記インタフェース手段によりイベント情報がデジタルモデルに送出されか つ命令形式からバス信号形式へ変換され、 デジタルモデルはイベント情報を受け取り処理することによりイベント結果 を発生し、 イベント結果がインタフェース手段によりプロセッサシミュレータに送られ るよう構成されている装置。 ２．前記イベント情報が、デジタルモデルが最後にイベント情報を受け取ってか ら以降シミュレートされた時間を示すタイムスタンプを含み、 タイムスタンプを受け取るとデジタルモデルが適 当な数のバスサイクルを実行するよう構成された、請求項１記載の装置。 ３．所定の時間内にデジタルモデルに対してイベント情報が送られなかった場合 に前記タイムスタンプがデジタルモデルに送られるよう構成された、請求項２記 載の装置。 ４．デジタルモデルにより発生された割り込みがプロセスシミュレータに送られ 、プロセスシミュレータは前記イベント結果を受け取るとこの割り込みを処理す るよう構成された、請求項２記載の装置。 ５．前記イベント情報がポールコマンドを有し、該ポールコマンドによりデジタ ルモデルの特定のシミュレーション信号の状態が得られ、前記インタフェース手 段によってプロセッサシミュレータへ送られるよう構成された、請求項１記載の 装置。 ６．プロセッサとデジタルデバイスを有した仮想のシステムをテストするための 装置において、 プロセッサシミュレータとデジタルモデルを有するシミュレーション環境と 、 重要イベント識別手段と、 デジタルシミュレータインタフェースと、 プロセッサシミュレータインタフェースを具備し、 前記重要イベント識別手段によりデジタルモデルにとって重要な１つ又は複 数の重要イベントが識別 され、 前記１つかまたは複数の重要イベントは関連するイベント情報を含み、 前記デジタルシミュレータインタフェースによりイベント情報がデジタルモ デルに送られ、 前記デジタルモデルはイベント情報を受け取り処理することによりイベント 結果を発生し、 前記プロセッサシミュレータインタフェースによりイベント結果がプロセッ サシミュレータに送られ、 デジタルシミュレータとプロセスシミュレータは前記イベント情報を命令形 式からバス信号形式へ、およびその逆へと変換するよう構成された装置。 ７．前記１つまたは複数の重要イベントがメモリ読み出し又はメモリ書き込みを 含む、請求項６記載の装置。 ８．前記イベント情報が、デジタルモデルが最後にイベント情報を受け取ってか ら以降経過した時間を示すタイムスタンプを含み、 デジタルモデルは前記タイムスタンプを受け取ると適切な数のバスサイクル を実行するよう構成された、請求項６記載の装置。 ９．所定時間内にデジタルモデルに対してイベント情報が送られなかった場合に 、前記タイムスタンプがデジタルモデルに転送されるよう構成された、請求 項８記載の装置。 10．デジタルモデルから発生された割り込みがプロセスシミュレータに送られ、 プロセスシミュレータは前記イベント結果を受け取ると該割り込みを処理するよ う構成された、請求項８記載の装置。 11．プロセッサとデジタルデバイスを有した仮想のシステムをテストする装置で あって、 プロセッサシミュレータとデジタルモデルを有したシミュレーション環境と 、 識別手段と、 プロセッサインタフェース手段と、 デジタルインタフェース手段と、 デジタル再開手段と、 デジタル中断手段を具備し、 前記識別手段により、デジタルモデルにとって重要な１つかまたは複数の重 要イベントがプロセッサシミュレータのために識別され、 前記１つまたは複数の重要イベントは関連したイベント情報を有し、 前記プロセッサインタフェースにより前記イベント情報がデジタルモデルに を送られ、 前記デジタルインタフェース手段により、プロセッサインタフェース手段か らのイベント情報が受け取られ、 前記再開手段により、デジタルインタフェース手 段に反応してデジタルモデル上での動作が開始または再開され、 前記デジタル中断手段により、デジタルインタフェース手段に反応してデジ タルモデル上の動作が中断され、 前記イベント情報は命令形式からバス信号形式へ変換され、 デジタルモデルはデジタルインタフェース手段からイベント情報を受け取り 処理することによりイベント結果を発生し、該イベント結果は前記インタフェー ス手段により前記デジタルインタフェース手段を介してプロセッサシミュレータ へ送られるよう構成された装置。 12．前記プロセッサインタフェース手段に反応してプロセッサシミュレータ上の 動作を中断するためのプロセッサ中断手段と、 前記プロセッサインタフェース手段に反応してプロセッサシミュレータ上の 動作を再開するためのプロセッサ再開手段をさらに具備した、請求項１１記載の 装置。 13．前記プロセッサ中断手段および再開手段と、前記デジタル中断手段および再 開手段がＵＮＩＸ名前付きパイプを利用して構成された、請求項１２記載の装置 。 14．前記イベント情報が、デジタルモデルが最後に受 け取った、すなわち前回のイベント情報以降経過した時間を示すタイムスタンプ を含み、 デジタルモデルは前記タイムスタンプを受け取ると適切な数のバスサイクル を実行するよう構成されている、請求項１１記載の装置。 15．デジタルモデルに対して所定の時間内に何のイベント情報も送られない場合 に、前記タイムスタンプがデジタルモデルに送られるよう構成された、請求項１ ４記載の装置。 16．デジタルモデルにより発生された割り込みがプロセスシミュレータに送られ 、プロセスシミュレータは前記イベント結果を受け取ると該割り込みを処理する よう構成された、請求項１４記載の装置。 17．プロセッサとデジタルデバイスを有した仮想のシステムをテストする方法に おいて、プロセッサシミュレータとデジタルモデルを有したシミュレーション環 境が利用され、以下のステップすなわち、 （１）デジタルモデルにとって重要である１つか又は複数の重要イベントを 識別し、重要イベントは対応するイベント情報を有しており、 （２）デジタルモデルにステップ（１）のイベント情報を送り、 （３）ステップ（２）によって送られたイベント情報を、命令形式からバス 信号形式に変換し、デジタルモデルは受け取ったイベント情報を処理してイ ベント結果を発生し、 （４）ステップ（３）の前記イベント結果をプロセッサシミュレータに送る ステップを有する方法。 18．イベントステップ（１）のイベント情報が、デジタルモデルが最後にイベン ト情報を受け取ってから経過した時間を示すタイムスタンプを有し、 デジタルモデルは前記タイムスタンプを受け取ると適切な数のバスサイクル を実行するよう構成された、請求項１７記載の方法。 19．所定時間内にデジタルモデルに対してイベント情報が送られない場合、前記 タイムスタンプがデジタルモデルに転送されるよう構成された、請求項１８記載 の方法。 20．ステップ（１）のイベント情報がポールコマンドを有し、該ポールコマンド によりデジタルモデルの特定のシミュレーション信号の状態が得られ、プロセッ サシミュレータに送られるよう構成された、請求項１７記載の方法。