8.4. Мпу как объект отладки

Применение отладочных средств не ограничивается только этапами разработки и проектирования МПУ. Жизненный цикл МПУ, как и других изделий, включает в себя фазы разработки, производства и эксплуатации. Однако особенность структурного состава МПУ, включающего четко выделенные и в то же время тесно взаимосвязанные АС и ПС, определяет также особенность жизненного цикла МПУ. Наличие ПС в составе МПУ придает ему свойство гибкости при перестройке на новые условия и приводит к необходимости их сопровождения на этапах подготовки производства, производства и эксплуатации МПУ. Причины этого те же, что вызывают необходимость сопровождения вообще любых ПС:

во-первых, в программах, как правило, остаются ошибки, не выявленные в процессе отладки и тестирования;

во-вторых, в ходе подготовки производства, ведения производства и эксплуатации возникает необходимость внесения изменений в ПС и их дальнейшее совершенствование (так называемое авторское сопровождение изделия);

в-третьих, практически любые изменения аппаратурной части МПУ в результате изменения технологии или совершенствования характеристик могут вызывать необходимость изменения ПС.

При изменениях ПС или АС на любом этапе жизненного цикла МПУ необходимо использовать отладочные средства. Можно указать следующие случаи применения отладочных средств в процессе производства и эксплуатации МПУ:

• доработка МПУ и устранение ошибок проектирования в процессе подготовки производства;

• модернизация МПУ с целью введения новых функций;

• модернизация аппаратуры МПУ, применение новой элементной базы, новых технологий изготовления и т. д.;

• перепрограммирование и настройка МПУ на новые внешние условия и объекты;

• техническое обслуживание и ремонт МПУ.

Очевидно, что сформулировать требования к средствам отладки МПУ можно только того, когда сам МПУ будет проанализирован не с точки зрения его функциональных особенностей, а как объект отладки. Такой подход позволит более глубоко и полно проанализировать и сами методы и средства отладки.

Наиболее важные особенности МПУ – с этой точки зрения, следующие:

Высокая степень интеграции СБИС МП или ОЭВМ. Применение СБИС позволяет обеспечить более выгодные характеристики устройства при изготовлении и эксплуатации. В то же время полный контроль работоспособности таких СБИС с помощью стандартной аппаратуры практически невозможен и требует специальных методов и средств. Особенно затруднены все виды контроля СБИС непосредственно в составе МПУ.

Отсутствие физического доступа к внутренним узлам и элементам СБИС и ограниченное число контрольных точек. Эта особенность связана с ограниченным количеством выводов СБИС. Как правило, разработчики МП или ОЭВМ стараются максимально использовать то количество выводов, которое предоставляет стандартный корпус СБИС для целей, необходимых при штатном функционировании СБИС (интерфейсы, порты ввода/вывода и т.д.). Для нужд отладки разработчики оставляют очень ограниченное количество выводов.

Тесная взаимосвязь АС и ПС МПУ. Эта особенность приводит к трудностям при анализе и выявлении причин ошибок и функциональных сбоев МПУ, так как большинство функций реализовано программно – аппаратным способом и не поддаются простому разделению на программную и аппаратную составляющие.

Например, при настройке обнаружилось, что МПУ не выполняет некие действия, запуском для которых служит приход на порт ввода/вывода конкретной команды. Что это – неисправность порта (дефект АС) или ошибка в программе (дефект ПС)?

Существенные архитектурные различия типов МП и ОЭВМ. МП и ОЭВМ различных семейств различаются архитектурой, организацией шин, системой команд, способами запроса и предоставления прерываний. Это препятствует разработке единых средств и методов контроля и отладки и способствует разрастанию их ассортимента.

Шинная организация МПУ. Приводит к необходимости перед началом отладки провести тщательный контроль работоспособности всех шин МПУ – каждой в отдельности и совместно. Кроме того, при отладке приходится учитывать тип и специфику шин конкретного отлаживаемого МПУ.

Работа МПУ в реальном времени. Работа с реальным объектом требует проведения отладки и контроля в реальных условиях, на реальных скоростях, с реальными потоками данных, с реальными рабочими программами, с реальными сигналами управления.

Способность МПУ к самоконтролю. Грамотно сконструированное МПУ должно содержать как в АС, так и в ПС средства самоконтроля и самодиагностики. Подобные средства существенно сокращают время отладки и повышают ценность МПУ в глазах заказчика.

Кроме того, наличие встроенных средств самоконтроля позволяет МПУ самостоятельно отслеживать аварийные ситуации. Грамотный разработчик АС и ПС обязательно примет меры, чтобы сбой или отказ АС не привел к ошибочным действиям МПУ или выдаче ошибочной информации оператору МПУ.