[發(fā)明專利]數(shù)據(jù)處理裝置的除錯(cuò)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180045900.2
• 申請(qǐng)日: 2011-07-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103140837A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邁克爾·約翰·威廉斯;理查德·羅伊·格里森思懷特;西蒙·約翰·克拉斯克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ARM有限公司
• 主分類號(hào): G06F11/36
• 分類號(hào): G06F11/36
• 代理公司: 北京東方億思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 柳春雷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于數(shù)據(jù)處理。更特定而言，本發(fā)明關(guān)于數(shù)據(jù)處理裝置的除錯(cuò)(debugging)。

背景技術(shù)

數(shù)據(jù)處理裝置的除錯(cuò)是一種在于數(shù)據(jù)處理裝置上執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序或于包含數(shù)據(jù)處理裝置的電子硬件中，尋找錯(cuò)誤(bug)或缺陷并減少錯(cuò)誤或缺陷數(shù)量的方法過(guò)程。隨著微處理器隨著時(shí)間的演進(jìn)，微處理器和設(shè)計(jì)為在微處理器上執(zhí)行的軟件變得更為復(fù)雜，使得對(duì)于產(chǎn)出高效的方法和系統(tǒng)以在操作中偵測(cè)缺陷而言，除錯(cuò)過(guò)程逐漸變得更有挑戰(zhàn)性。已知提供數(shù)據(jù)處理裝置的除錯(cuò)模式，將數(shù)據(jù)處理裝置切換為除錯(cuò)模式以執(zhí)行除錯(cuò)操作。

考慮現(xiàn)代微處理器的復(fù)雜度，對(duì)于給定微處理器而言能夠執(zhí)行一個(gè)以上的指令集是常見(jiàn)的。例如，ARM7TDMI^RTM處理器核心能夠執(zhí)行正規(guī)的“A32”指令集(亦稱為“ARM”指令集)和更為精簡(jiǎn)的“T32”指令集(亦稱為“Thumb”指令集)，“A32”指令集包含32位寬操作碼，“T32”指令集提供已壓縮為16位寬操作碼的最常用的A32指令的子集。在執(zhí)行時(shí)，16位寬指令可被解壓縮為全32位寬A32指令，或可使用專用譯碼單元直接執(zhí)行。因此，給定數(shù)據(jù)處理裝置可能夠執(zhí)行復(fù)數(shù)個(gè)不同的指令集。A32指令集與T32指令集都對(duì)32位寬數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。

除了能夠執(zhí)行復(fù)數(shù)個(gè)不同指令集的給定數(shù)據(jù)處理裝置以外，許多現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理裝置能夠操作于復(fù)數(shù)個(gè)不同的操作狀態(tài)，或操作于復(fù)數(shù)個(gè)不同的“權(quán)限級(jí)別(privilege?levels)”。在不同的權(quán)限級(jí)別，數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)程序指令施加不同的對(duì)于存儲(chǔ)器和寄存器組的至少一者的存取許可(access?permission)。例如，處理電路在標(biāo)準(zhǔn)權(quán)限級(jí)別下可存取的控制寄存器組，相較于處理電路在操作于較高權(quán)限級(jí)別時(shí)(例如在數(shù)據(jù)處理裝置操作于系統(tǒng)模式而非使用者模式時(shí))可存取的控制寄存器組，通常將更為受限。在操作于不同的權(quán)限級(jí)別時(shí)，數(shù)據(jù)處理裝置通常將應(yīng)用不同的虛擬至物理存儲(chǔ)器地址轉(zhuǎn)譯方案，來(lái)轉(zhuǎn)譯程序指令的存儲(chǔ)器地址。

例如，在實(shí)施虛擬化(virtualisation)并運(yùn)行超管理器(hypervisor)以使復(fù)數(shù)個(gè)不同的訪客操作系統(tǒng)能夠在相同數(shù)據(jù)處理裝置上運(yùn)行的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理裝置的任何比超管理器的權(quán)限級(jí)別低的權(quán)限級(jí)別(亦即，在超管理器的監(jiān)督下運(yùn)行)，將具有與虛擬化過(guò)程相關(guān)聯(lián)的額外的地址轉(zhuǎn)譯級(jí)別。該額外的地址轉(zhuǎn)譯級(jí)別使用“虛擬轉(zhuǎn)譯表基址寄存器(virtual?translation?table?base?register)”。然而，對(duì)應(yīng)于超管理器層本身的權(quán)限級(jí)別不需參考虛擬轉(zhuǎn)譯表基址寄存器，而僅需參考轉(zhuǎn)譯表基址寄存器且因此涉及的轉(zhuǎn)譯級(jí)將少一級(jí)。

已知在能夠執(zhí)行復(fù)數(shù)個(gè)指令集的處理器中，施加默認(rèn)除錯(cuò)指令集用于在數(shù)據(jù)處理裝置位于除錯(cuò)模式中時(shí)使用。例如，在ARM10、ARM11與ARM?Cortex處理器中，默認(rèn)為在數(shù)據(jù)處理裝置被切換為除錯(cuò)模式時(shí)使用A32指令集。替代性的已知作法為(例如在ARM7TDMI^RTM與ARM9處理器中)在進(jìn)入除錯(cuò)模式時(shí)，指令集狀態(tài)保持為如進(jìn)入除錯(cuò)模式時(shí)的狀態(tài)，使得若數(shù)據(jù)處理裝置在進(jìn)入除錯(cuò)模式時(shí)正執(zhí)行T32指令，則將T32指令用于除錯(cuò)過(guò)程，而若數(shù)據(jù)處理裝置在進(jìn)入除錯(cuò)模式時(shí)正執(zhí)行A32指令，則將用A32指令執(zhí)行除錯(cuò)過(guò)程。

然而，由于在數(shù)據(jù)處理裝置操作狀態(tài)，亦即，在欲執(zhí)行除錯(cuò)操作時(shí)數(shù)據(jù)處理裝置正操作于的權(quán)限級(jí)別，與分配用于數(shù)據(jù)處理裝置的除錯(cuò)模式中的指令集之間可能的不匹配，可能發(fā)生問(wèn)題。因此，適合用于處理器當(dāng)前權(quán)限級(jí)別的虛擬至物理地址轉(zhuǎn)譯方案，可不兼容于選定的除錯(cuò)指令集。在可配置為具有用于指令的可變寬度寄存器的數(shù)據(jù)處理裝置中，此可代表特定問(wèn)題，因?yàn)榫哂休^大操作數(shù)(operand)位寬的指令必須被用于除錯(cuò)過(guò)程，而處理器的操作狀態(tài)可能意味著在除錯(cuò)模式中應(yīng)當(dāng)實(shí)施32位虛擬至物理地址轉(zhuǎn)譯方案。處理器操作狀態(tài)與除錯(cuò)指令集之間的這種潛在的不匹配增加了除錯(cuò)操作的復(fù)雜度，因?yàn)槌e(cuò)模塊硬件隨后將需被設(shè)計(jì)為容納大量的位圖樣(bit?pattern)，位圖樣對(duì)應(yīng)于可由數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行的復(fù)數(shù)個(gè)指令集中的每一者。因此，產(chǎn)生了減少除錯(cuò)電路復(fù)雜度但仍能夠?qū)?shù)據(jù)處理裝置的除錯(cuò)提供靈活性的需求，該數(shù)據(jù)處理裝置能夠操作于復(fù)數(shù)個(gè)不同的權(quán)限級(jí)別和/或能夠執(zhí)行復(fù)數(shù)個(gè)不同的指令集。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種數(shù)據(jù)處理裝置，包含：

數(shù)據(jù)處理電路，該數(shù)據(jù)處理電路用于響應(yīng)于程序指令的執(zhí)行而執(zhí)行數(shù)據(jù)處理操作，該數(shù)據(jù)處理電路被配置為至少操作于操作模式和除錯(cuò)模式中；