Глава 5. Средства отладки микропроцессорных
СИСТЕМ
Практика показывает, что невыявленные на стадии проектирования ошибки проекта дорого обходятся пользователям МПС. Эти системы потребовали разработки принципиально новых методов и средств отладки. Перед их рассмотрением уделим внимание ряду основных понятий из этой области.
Уровни представления МПС
Существующую МПС можно описать на любом известном уровне представления, но на начальном этапе проектирования ее можно описать лишь на концептуальном уровне. В ходе разработки МПС происходит переход от одного уровня ее представления к другому, более детальному. Каждая абстракция несет в себе только ту информацию, которая соответствует данному уровню, и не содержит какую-либо информацию относительно более низких уровней.
Возможные уровни описания МПС
К таким уровням относятся: "черный ящик", структурный, программный, логический, схемный и др. Так, для определения технологических дефектов при производстве ИС МП-систему необходимо рассматривать на уровне топологии кристалла:
уровень "черного ящика" МПС описывается внешними спецификациями, перечисляются внешние характеристики;
структурный уровень создается компонентами МПС: МП, ЗУ, ИК, ВУ, каналами связи. МПС на этом уровне описывается функциями отдельных устройств и их взаимосвязью, информационными потоками;
программный уровень разделяют на два подуровня: команд МП и языковый. МПС на этом уровне интерпретируется как последовательность операторов или команд, вызывающих то или иное действие над некоторой структурой данных;
в логическом уровне, присущем исключительно дискретным системам, выделяют два подуровня: переключательных схем и регистровых пересылок.
Подуровень переключательных схем образуется вентилями и построенными на их основе операторами обработки данных. Переключательные схемы делятся на комбинационные (нет запоминающих элементов) и последовательностные ( ЗЭ есть).
Поведение системы на этом уровне описывается алгеброй логики моделью конечного автомата, входными/выходными последовательностями "1" и "0".
Комбинационные схемы представляются таблицей истинности, в которой каждому входному набору значений сигналов ставится в соответствие набор выходных значений.
Последовательностные схемы могут описываться временными диаграммами или таблицами переходов, в которых определены взаимно однозначные соответствия между входами схемы, внутренними состояниями (комбинациями значений ЗЭ) и выходами.
Подуровень регистровых пересылок имеет более высокий уровень абстрагирования, представляет собой описание регистров и передачу данных между ними и состоит из двух частей: информационной и управляющей. Информационная часть образуется регистрами, операторами и путями передачи данных. Управляющая часть обеспечивает сигналы, зависящие от времени и инициирующие пересылку.
Для описания МПС на этом уровне существуют языки, из которых наиболее распространены BDL/CS, ISPL, DDL, CDL, AHPL.
Схемный уровень образуется такими элементами, как резисторы и конденсаторы. Показателями поведения системы на этом уровне служат напряжение и ток, представляемые в виде функций времени или частоты.
Ошибки, неисправности, дефекты
Дефекты-- физические изменения параметров компонентов системы, выходящие за допустимые пределы. Их называют сбоями, если они носят временный характер, и отказами, если они постоянны.
Неисправности физические-- непредусмотренные изменения значения одной или нескольких логических переменных в системе.
Неисправности внесенные (субъективные)-- конкректные проявления недостатков программного/аппаратного обеспечения и неправльных действий оператора.
Субъективные неисправности отличаются от физических тем, что первые после обнаружения, локализации и коррекции больше не возникают.
Ошибка-- проявление неисправности, физической или субъективной.
В зависимости от уровня рассмотрения термин "ошибка" может иметь различный смысл.
Например, для дискретного устройства этот термин означает появление неверных двоичных сигналов ("1"->"0" или "0"->"1"), а для программы ошибка означает отклонение ее поведения от заданного, приводящее к выдаче неверных результатов.
Следует различать понятия "неисправность" и "ошибка". Неисправность может приводить или не приводить к ошибке в зависимости от состояния системы. В то же время возникновение ошибки говорит о существовании какой-либо неисправности. Пример с неисправностью триггера кода переполнения. Пусть он находится все время в "0". Ошибки из-за этой неисправности не будет до тех пор, пока в результате вычислений реально не возникнет переполнение. Однако и в этом случае ошибка процессора не обязательно приведет к ошибке на программном уровне, если в программе условие переполнения не проверяется.
Иллюстрация причинно-следственной связи: дефект может повлечь неисправность, неисправность-- ошибку, ошибка-- неверные результаты/ход исполнения программы.
Обнаружение ошибки и диагностика неисправности
Дефект не может быть обнаружен до тех, пока не будут созданы условия для возникновения из-за него неисправности. В свою очередь, испытуемая система для возникновения ошибки, т.е. проявление этой неисправности, должна быть поставлена, например, с помощью тестов, также в соответсвующие условия.
Диагностика неисправности-- процесс определения причины ошибки по результатам тестирования.
Отладка-- процесс обнаружения ошибок и определения источников их появления по результатам тестирования.
Иногда под отладкой понимают обнаружение, локализацию и устранение неисправностей.
Функции средств отладки
Эти средства должны:
управлять поведением системы или(и) ее модели на различных уровнях абстрактного представления;
собирать информацию о поведением системы или(и) ее модели, обрабатывать и представлять эту информацию на различных уровнях абстракции;
преобразовывать системы, придавать им свойства контроля пригодности (управляемости, наблюдаемости, предсказуемости);
моделировать поведение внешней среды проектируемой системы и ее составных частей.
Под управлением поведением системы (ее модели) понимается определение и подача входных воздействий для запуска или останова системы/модели, для их перевода в конкретное состояние.
МПС-- объект отладки
МПС имеют некоторые свойства/особенности, влияющие на методы и средства отладки.
1. Свойства "разумности", позволяющие использовать способ самотестирования: принцип программируемой логики, лежащий в основе МПС, дает ей возможнлсть генерировать входные воздействия на ее отдельные части и тем проверять работоспособность всей системы.
2. Магистральная организация (взаимодействие в МПС) по МА, МД, МУ. Передача информации по ним-- последовательная, параллельная, двунаправленная. Взаимодействие по ним-- синхронное, асинхронное. Возможны мультиплексирование, различная разрядность.
3. Технология изготовления, влияющая на средства сопряжения МПС и средства отладки: возможны различные нагрузочные способности, уровни "0" и "1", диапазон изменений напряжений питания, и т.д.
4. Количество контрольных точек. Судить о поведении системы, управлять им тем проще, чем больше соответствующих точек доступа внутрь системы. Сейчас БИС выполняют функции, которые раньше реализовывались не одним десятком ИС меньшей степени интеграции и имели в 3-4 раза большее число выводов.
5. Временные зависимости и ограничения, налагаемые областью использования МПС: реальное время, время реакции на прерывание и т.д. Кроме того, некоторые несправности могут проявляться только при работе на высоких (предельных) частотах.
6. Многопроцессорные и многомашинные структуры, предъявляющие дополнительные требования, например, одновременное наблюдение за несколькими МД и проч.
Особенности МПС в сочетании с требованиями процесса отладки могут порождать противоречия. Например, с одной сттороны, система должна проверяться в "реальном виде" в действительных, часто экстремальных условиях. С другой стороны, для локализации источника ошибки может потребоваться доступ к ее (МПС) внутренним элементам. Обеспечение такого доступа, например при эмуляции, может оказать влияние на характеристики системы.
Проверка правильности проекта МПС
На каждом этапе в ходе проектирования МПС проводятся те или иные контролирующие действия. Основные методы контроля правильности проектирования следующие:
верификация-- формальные методы доказательства корректности проекта,
моделирование,
тестирование.
На практике основными сегодня являются последние два метода. На каждом этапе проекта в целях контроля его корректности необходимо проводить моделирование на различных уровних абстрактного представления МПС и проверку правильности реализации заданной модели путем тестирования.
Примерная последовательность этапов, типичных для создания МПС:
1) формализация требований к системе;
2) разработка архитектуры и структуры ситемы;
3) разработка и изготовление аппаратурных средств и ПО МПС;
4) комплексная отладка и приемо-сдаточные испытания.
Примером заманчивого подхода, связанного с проблематикой тестирования, является создание тестов на основе функциональных спецификаций. В идеале подобные тесты давали бы возможность проверять любую реализацию системы, которая объявляется способной выполнять функции, оговоренные в спецификации. Однако независимая от реализации функциональная проверка практического значения не имеет из-за высокой степени общности.
Вообще любой метод тестирования хорош ровно настолько, насколько правильна лежащая в его основе модель неисправности.
Чем конкретнее модель, тем легче создать для нее систему тестов, но тем выше вероятность того, что неисправность останется незамеченной. Если же модель неисправностей излишне общая, то из-за комбинаторного возрастания числа необходимых тестовых наборов и(или) времени вычислений, потребного для работы алгоритмов формирования тестов, такая модель станет непрактичной и пригодной только для несложных систем.
На 3-ем этапе выполняются автономные отладки аппаратуры и ПО.
Для автономной отладки аппаратуры широко используются осциллографы, вольтметры, амперметры, частотомеры, ГИ, позволяющие отлаживать аппаратуру на схемном уровне. Чтобы автономно отлаживать аппаратуру МПС на более высоком уровне, требуются логические анализаторы, генераторы слов, комплексы диагностирования.
Для автономной отладки ПО МПС используется, как правило, та же ЭВМ, на которой велась его разработка. Эта отладка может быть начата при отсутствии аппаратуры МПС. Недостающие аппаратурные средства эмулируются. Может отсутствовать также внешняя среда МПС, так что и ее надо моделировать.
Проверка корректности программ, т.е. проверка соответствия внешним спецификациям, осуществляется двумя способами тестирования,-- пошаговым режимом, трассировкой.
Возможно использование "больших" ЭВМ серий ЕС, БЭСМ, "Эльбрус" в режимах разделения времени; СМ ЭВМ; микроЭВМ типа "Электроника-60", отладочных комплексов, комплексов развития.
Комплексная отладка МПС. МПС считается отлаженной после того, как рабочие программы правильно функционируют на действительной аппаратуре МПС в реальных условиях.
Тенденция развития средств отладки состоит в комплексировании средств, пригодных для автономной отладки аппаратуры, программ МПС и комплексной отладки МПС. Эти средства позволяют вести разработку и отладку, постепенно усложняя аппаратуру и программы. Новая, неотлаженная аппаратура и программы вводятся в создаваемую систему поэтапно, присоединяются к проверенной ее части.
Имеются 5 основных приемов отладки МПС:
1) останов системы при возникновении определенного события;
2) чтение/изменение содержимого памяти/регистров системы;
3) пошаговое отслеживание поведения системы;
4) отслеживание поведения системы в реальном времени;
5) временное согласование программ.
Для проведения комплексной отладки МПС может быть использован целый ряд специализированных устройств-- от логических анализаторов до наиболее сложных комплексов средств отладки. Комплексная отладка завершается приемо-сдаточными испытаниями, которые показывают соответствие спроектированной МПС техническому заданию.
Логические анализаторы
Логические анализаторы (ЛА)-- контрольно-измерительные приборы, предназначенные для сбора данных о поведении дискретных систем, обработки этих данных и представления их человеку на различныхуровнях абстракции.
ЛА характеризуется:
числом каналов (4-72);
емкостью памяти на канал (16-2048 бит);
частотой записи;
способами синхронизации и запуска;
формами представления данных.
Входной канал ЛА электрически подкдючается к интересующей нас точке МПС. Снимаемый с этой точки аналоговый импульсный сигнал с помощью компаратора и синхроимпульсов формируется и преобразуется в соответствующую последовательность "0" и "1". Эта последовательность записывается в ЗУ канала. Параллельно работают таким образом несколько входных каналов. Имеются также т.н. квалификаторы (квалификационные входы)-- управляющие входы. В зависимости от значения сигнала на квалификаторе входные данные будут/не будут записываться в память ЛА.
Способы синхронизации ЛА: состояния анализируемой системы фиксируются, запись информации в память производится в тактовые моменты времени.
Различают асинхронный режим, когда используются синхросигналы генератора ЛА (соответствующие ЛА-- это анализаторы логических временных соотношений), и синхронный режим, когда используются синхросигналы анализируемой системы (соответствующие ЛА называются анализаторами логических состояний).
Асинхронный режим обычно используется для фиксации нетактируемых информационных сигналови и регистрации переходных процессов. При этом применяются тактовые частоты намного больше частот исследуемого сигнала. Этим обеспечивается точное и детальная регистрация временного хода входного сигнала. Для работы ЛА в таком режиме необходимо, чтобы его синхрочастота превышала частоты наблюдаемых событий в 5-10 раз.
Синхронный режим подходит для исследования систем на более высоком уровне, например, программном, когда фиксация моментов переходов из одного состояния в другое необязательна. В этом режиме ЛА фиксирует уже устоявшиеся к моменту синхронизации логические уровни. Вообще, в этом режиме поступающие данные воспринимаются ЛА точно также, как они воспринимаются испытуемой системой.
Для фиксации кратковременных сигналов (ложных кратковременных сигналов/помех) используется метод увеличения тактовой частоты в асинхронном режиме, недостатками которого являются рост памяти, необходимость асинхронного режима, более быстрые схемные элемнты ЛА, а также метод использования триггеров-защелок (ловушек), в котором отсутствует возможность определения длительности фиксируемых сигналов.
Способы запуска ЛА. Поток данных непрерывно поступает на входы ЛА. Для выбора необходимого временного участка данных требуется их проанализировать и в нужный момент прекратить или начать их запись в память ЛА. Такой анализ и обнаружение нужного события называют запуском ЛА.
Способы запуска ЛА зависят от того, на каком уровне абстрактного представления поведения системы ищется неисправность. На программном уровне поведение системы характеризуется сменой адресов, данных, команд, а также временными отношениями между отдельными последовательностями (программами) на логическом-- последовательностью наборов значений входов и выходов и сменой состояний, а также временными соотношениями между последовательностями.
В ЛА имеется возможность после распознания пускового сигнала внести (регулируемую) задержку сбора и фиксации данных в памяти и за счет этого перемещать временное окно.
Примеры способов запуска
1. Простейший способ-- по кодовому слову. Это обычная комбинация входных сигналов-- двоичный код.
2. Запуск по последовательностям слов с отчетом k-го появления запускающего слова и трассировкой графа программы. Здесь отслеживается последовательность проходимых, например, адресов.
3. Запуск по несовпадению (борьба с перемежающимися неисправностями). Вводится дополнительный буфер (копия ЗУ). По некоторому критерию ЛА принимает блок данных из подозреваемой части программы и пишет его в буфер. Далее ЛА переходит в режим работы по несовпадению и по прежнему исходному критерию в основном ЗУ готовит новую порцию. Когда она готова, ЛА сравнивает ее с содержимым буфера эталона. При их совпадении ЛА вновь с готовым эталоном ожидает нового прихода данных с тем же критерем и т.д.
4. Цифровая защита запуска (цифровая фильтрация). Запускающее слово должно оставаться действенным больше одного периода квантования-- во избежание срабатывания от ложных (коротких) сигналов/слов.
Формы представления данных о поведении МПС
К таким формам относятся:
временные даграммы;
таблицы последовательности данных;
таблицы истинности комбинационной схемы;
таблицы ввода-- выада;
таблицы состояний устройств с памятью;
трасса программы;
карты состояний (вид таблиц): на экране вместо "1" и "0" в таблице воспроизводится матрица 2-х в степени m точек (m-- число входных каналов), так что любое исходное слово-- светящаяся точка. Точки связаны так, что можно наблюдать последовательность обработки данных, в частности, легко видеть общий ход циклической обработки.
Управление ЛА. В современных ЛА используются МП и клавиатура.
Сигнатурный анализатор
Сигнатурный анализатор (СА) - устройство, предназначенное для снятия, обработки и представления в виде кода (сигнатуры) последовательности логических уровней сигнала в выбранной точке МПС. Как и осциллограф, СА воспринимает временное поведение сигнала в заданной точке схемы, но вместо воспроизведения формы изменений амплитуды сигнала он вырабатывает 4-х символьный буквенно-цифровой код (сигнатуру), который несет информацию об отслеживаемом потоке данных. Сама сигнатура физического сигнала не имеет и служит лишь некоторым знаком, представляющим свернутую последовательность нулей и единиц, из которых состоит поток данных. Примеры сигнатур : 9FPU, 2A7C, C012 и т.п. Сигнатурный алфавит состоит из цифр 0..9 и символов A, C, F, H, P, U.
Свертка выполняется с помощью 16-ти разрядного сдвигового регистра, состовляющего основу СА, и сумматора по модулю 2, через который входной поток СА попадает в младший разряд, т.е. на вход регистра. Помимо входного потока, на этот сумматор подаются выходы 6-го, 8-го, 11-го и 15-го (старшего) разрядов сдвигового регистра. 4-х символьный индикатор сигнатуры подключен к выходам всех 16-ти разрядов регистра.
В исходном состоянии в регистре содержатся нули. Кроме собственно отслеживаемого потока, в СА подаются сигналы пуска/останова (открытия/закрытия сигнатурного окна) и синхронизации. Сигналы пуска/останова определяют момент начала и окончания регистрации, т.е. , в частности, длину регистрируемой последовательности данных. Значения логического сигнала в анализируемой точке воспринимаются только при поступлении в СА определенного (положительного или отрицательного) фронта синхросигнала, в другие моменты времени они игнорируются.
Для порождения отслеживаемых потоков данных в различных точках схемы МПС используются как простейшиеподходы - например, свободный прогон МП, так и более сложные средства - специально разработанные тестовые программы и тестеры/эмуляторы, с помощью которых тесты вводятся в проверяемую систему.
Сигнатуры, снятые в точках заведомо исправной МПС и оформленные в виде, например, таблиц с привязкой к этим точкам, могут быть использованы в ходе отладки/восстановления работоспособности такой же МПС - как зто делается осциллографом в аналоговых системах.
Генераторы слов
Генераторы слов (ГС) - генераторы данных, генераторы тестовых последовательностей - приборы, предназначенные для формирования и подачи входных воздействий на проектируемую, диагностируемую систему.
ГС характеризуются:
числом каналов (2-32)
памятью (512-2048 бит/канал)
частотой подачи воздействий (тактовой частотой) ( 2-параллельная подача - 50-последовательная подача, МГц)
способом подачи данных (параллельным и последовательным)
В зависимости от типа ГС в основе способа генерации данных могут лежать самые различные принципы - от обычного последовательного считывания из буферной памяти до алгоритмической генерации с использованием микропрограммируемого МП. Современные ГС имеют в своем ПО такие средства, как трансляторы, редакторы текстов, отладчики.
Комплексы
Комплексы диагностирования (КД) объединяют возможности ЛА и ГС. Являются не просто сочетанием произвольных ЛА и ГС. Наиболее значимый режим КД - когда его ЛА и ГС работают как одно целое под управлением МП с общим ПО с согласованным во времени распространением сигналов.
КД используют при проектировании как МПС, так и вообще дискрентных систем. Пример отечественного КД - "Электроника-НЦ-603" - содержит микроЭВМ, видеотерминал, НГМД, принтер.
Оценочные комплексы (ОК) предназначены для проведения отладки МПС на програмном уровне. ОК - это микроЭВМ в минимальном составе, на базе которой создается проектируемая МПС. Дополнительно подключается простейшая клавиатура и дисплей - набор семисегментных индикаторов (или светодиодов). В ОК есть также интерфейс асинхронного последовательного ввода/вывода (для телетайпа или кассетного магнитофона). Через дополнительные разъемы могут к магистрали подключаться разрабатываемые устройства, дополнительная память, другие ИК.
ПО ОК ограничивается монитором в ПЗУ, который обеспечивает для отладки программ пошаговый режим, задание контрольных точек, загрузку и отображение регистров и памяти.
С учетом сравнительной дешивизны ОК вполне приемлем как средство обучения и оценки возможности МП, стенд макетирования, выполнения программ в реальном времени, на реальном МП.
К недостаткам ОК относится неспособность генерировать ПО, а также то, что ОК занимают ресурсы (адресное пространство) проектируемой МПС и не позволяют собирать информацию о поведении системы и управлять этим поведением в реальном времени.
Пример зарубежного ОК - "MDS-1000". Благодаря модулям персональности может работать со многими МП: 8085А, 8088, 8086, Z80A, Z8000, 6800, 8049, 6801, Z8.
Отладочные комплексы (ОтК) предназначены для отладки МПС на програмном уровне описания и отличаются от ОК развитым ПО, увеличенной памятью и усложненным интерфейсом, позволяющим использовать больший диапазон устройств ввода/вывода.
Так же. как и в ОК, здесь основой является микроЭВМ на базе комплекта БИС, который будет применятся в проектируемой системе. Системная магистраль выводится на разъем для подключения ИК, разрабатываемых пользователем.
К достоинствам ОтК относятся возможность программирования на ЯВУ или ассемблерах, широкий набор ВУ, в том числе НГМД, а также развитая ДОС.
Недостатками является то, что они предназначены для одного типа МП, накладывают ограничения на архитектуру проектируемой системы, занимают ресурсы системы и не позволяют собирать информацию о поведении системы и управлять ее поведением в реальном времени.
ОтК имется практически для каждого микропроцессорного набора. Например, для МП К1801ВМ1 - ОтК ДВК "Э-НЦ-8020", для МП КР580 - ОтК "Ока", для К587 - "Интол" и т. д.
Комплексы развития (КР) предназначены для отладки МПС на програмном уровне описания. Они позволяют на этом уровне управлять поведением системы, собирать о нем информацию, эмулировать недостающие устройства проектируемой МПС (МП, ЗУ, ИК, ВУ, т. п.) в режиме реального времени или в режиме, близком к нему.
КР применяют для разработки программ и проведения комплексной отладки в ходе проектирования МПС.
Обобщенно КР состоит из микроЭВМ с периферией и внутрисхемного эмулятора (ВСЭ). Взаимодействие между микроЭВМ и ВСЭ - помагистрали КР. ВСЭ выполняет перичисленные выше функции КР, микроЭВМ готовит информацию для ВСЭ, управляет КР, обрабатывает собранную информацию.
ПО КР обычно состоит из ДОС, системы управления файлами, редакторов текста, кросс-ассемблеров, кросс-компиляторов, драйвера ВСЭ, редактора связей, загрузчика, системного монитора.
На одном КР может работать каждый за своим пультом целый коллектив разработчиков.
ВСЭ подключается к проектируемой системе на то место, где должен быть ее МП. Эиуляция МП и других устройств проектируемой системы позволяет использовать ресурсы КР для ее поэтапной отладки - по мере разработки и изготовления аппаратуры. Например с помощью ОЗУ КР можно моделировать ПЗУ системы.
КР содержат в себе, кроме обычных для комплексов ВУ, также и программаторы.
Самые простые КР - однопроцессорные - вынуждены часть системных ресурсов отдавать под системные функции КР (прерывания и т. п.), что снижает возможности эмуляции.
Более сложные КР имеют независимые (отдельные) МП в ВСЭ со своими отдельными магистралями.
ВСЭ состоит из ряда устройств, объединенных общими целями управления и обмена данными :
эмулятора МП, предназначенного для физического моделирования МП проектируемой МПС;
памяти трассировки (для накопления информации о поведении проектируемой системы в реальном времени);
логического компаратора (для задания условий останова программы пользователя);
карты адресов (памяти), для распределения и защиты адресного пространства проектируемой МПС;
эмуляционной памяти (для физического моделирования отсутствующей памяти проектируемой МПС);
таймера для подсчета времени выполнения программ/участков программ пользователя.;
Эмуляторы МП строятся по одному из трех принципов :
на базе дискретной логики;
на основе микропроцессорных наборов;
на основе МП, для физического моделирования которого предназначен данный ЭМП.
Принципы 1-3 позволяют удовлетворить различным требованиям, возникающим в ходе проектирования, но не обязательно одновременно. Например, при реализации ЭМП по п. 1 имеется много точек доступа, но электрофизические характеристики и функциональные возможности такого ЭМП могут значительно отличаться от тех, что будут у эмулятора, реализованного по п. 3.
Возможный компромисс - изготовление специальных диагностических вариантов кристалла, называемых эмуляционными. Они имеют дополнительные контакты, на которые выведена внутренняя магистраль МП или микроЭВМ.
Проектирование и использование ВСЭ. Сначала проектируемая система (ПрС) не содержит ничего, кроме гнезда (разъема) МП и магистрали. Разработчик составляет схему распределения всуй памяти и системы ввода-вывода, указывает, что вся память пользователя и вся его система ввода-вывода будут физически размещены в КР (рис. 5.1).
КР ПрС
Рис. 5.1. Типичная схема разработки аппартурной части проектируемой системы с использованием ВСЭ
Как только отлажена программа, можно использовать КР для перевода отлаженного кода из памяти эмуляции в полупостоянную (программируемую) память, добавляемую к ПрС. По мере развития ПрС к ней может добавляться и память данных. Каждый раз, когда в ПрС переходит блок памяти, разработчик перестраивает свою схему распределения памяти (см. рис. 5.1). Наконец, к ПрС могут быть подсоединены необходимые ИК ввода-вывода. Здесь разработчик также может перенести порты ввода-вывода из КР в ПрС.
Возможности ВСЭ весьма велики и позволяют использовать все пять отладочных приемов комплексной отладки, о которых шла речь ранее. Они позволяют проектировщику находить практически любые узкие места как в аппартурной, так и в програмной части ПрС.
Комплексы средств отладки МПС (КСО МПС) - это средства отладки МПС, которые позволяют полностью проводить отладку систем на различных уровнях их пердставления. Другое название КСО - "рабочая станция интеграции". Причины создания КСО :
разрозненность функциональных возможностей расиотренных ранее раздельных средств отладки. Так, комплекс развития (КР) ведет отладку МПС на програмном уровне в режиме, близком к реальному, но не может этого делать на логическом уровне и в реальном режиме, когда ПрС отключается от КР, а в ПрС устанавливается МП. ЛА наблюдают за поведением системы, но не управляют ею. Генераторы слов (ГС) управляют поведением МПС, но не могут наблюдать за их поведением, комплексы диагностирования (КД) управляют поведением и наблюдают за поведением МПС, однако не позволяют вести автономную отладку программных средств ПрС, отладочные комплексы (ОтК) лишь автономно отлаживают програмные средства и т. д.;
трудности при сопоставлении описаний поведения системы на разных уровнях ее представления , полученных с помощью раздельных средств отладки
различные приборы и комплексы, не объединенные общей базой данных, общим ПО, представляют информацию на разных языках, в разной форме, что, очевидно, затрудняет анализ. Кроме того, при использовании множества приборов локализация места неисправности сильно затруднена вследствие необходимости так или иначе синхронизировать их;
значительная сложность современных проектируемых МПС и их ПО. Такие системы могут иметь в своем составе несколько асинхронных работающих модулей, каждый из которых базируется на МП. Аппаратура и ПО таких систем обычно создается целой бригадой разработчиков. При отладке таких систем возникают дополнительные сложности, связанные с наблюдением и управлением отдельными МП и их взаимодействием между собой. Для этого может потребоваться несколько ЛА, ВСЭ, ГС.
Имеются два подхода к созданию КСО МПС.
1. Отдельные комплексы, ЛА, ГС, осциллографы и пр. объединяются через стандартные интерфейсы RS-232-C или IEEE-488 в систему, управляемую от одной центральной ЭВМ. В систему объединяются серийно выпускаемые приборы. Поэтому можно создавать различные КСО, наращивать их. В этом - достоинства такого подхода.
Его недостатки :
сопряжение с помощью стандартных интерфейсов, например RS-232-C, имеющие слишком малую для передачи больших объемов информации скорость обмена
сложность обеспечения взаимодействия отдельных приборов и комплексов в режиме реального времени.
2. Создаются специальные комплексы с необходимыми функциями отладки.
К образцам КСО МПС можно отнести : у нас - "Э-НЦ-803", за рубежом - ATLAS.
В "Э-НЦ-803" входят ЭВМ, блоки логических устройств модуля персональности или/и электрофизического сопряжения или/и эмулятора МП. В качестве ЭВМ может быть использована любая ЭВМ, совместимая по архитектуре с СМ ЭВМ с ОС РАФОС : ДВК "Э-НЦ-8020", "Э-60", СМ-3, СМ-4, "Э-100-25" и др.