多核处理器的ＪＴＡＧ实时片上调试方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及多核处理器的ＪＴＡＧ实时片上调试方法及其系统，方法包括：步骤１，软件调试器对被调试的多核处理器的核，生成符合ＪＴＡＧ控制协议的控制命令，转化为控制流，发送至增强型ＴＡＰ控制器；步骤２，增强型ＴＡＰ控制器将接收的控制流转化为符合片上调试通讯协议的数据包，通过调试总线发送给调试客户端；步骤３，调试客户端将接收的数据包转化为控制命令，响应控制命令产生响应数据，通过调试总线返回给增强型ＴＡＰ控制器；步骤４，增强型ＴＡＰ控制器将接收的响应数据转化为符合ＪＴＡＧ控制协议的控制流，软件调试器通过所述增强型ＴＡＰ控制器获得所述控制流。本发明专利技术能够对多核处理器进行调试，而不受多核处理器的核的数量的制约。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多核微处理器芯片的调试，尤其涉及多核处理器的JTAG实时片上调试方法及其系统。
技术介绍
如今的处理器设计中，时钟频率已经接近现有生产工艺的极限，已不能单纯的通 过提高时钟频率来提升处理器性能。多核处理器的发展，解决了性能和功耗的问题。但是， 并行程序在多核处理器上的运行时调试成为了一个难题。传统的单核心处理器的调试方式有软件和硬件的方法两大类。软件的调试方法最 常用的开源工具包括GNU Debugger (⑶B，GNU调试器)。软件运行在操作系统之上，通过系 统调用来实现对需要调试的处理器的监控和控制，比方说寄存器的值查看，断点的设置。硬 件的调试的方法是在处理器增加调试接口，如JTAG接口，通过拓展JTAG边界扫描的功能， 完成对片上的调试辅助寄存器的控制和监控，并于主机的软件协同工作来完成片上调试的 功能。软件方式的优点是轻量级，不需要增加任何的硬件辅助。硬件的优点是调试准确，可 以排除软件自身的错误对调试结果的影响。软件方式的缺点是对结果有干扰性，速度比较 慢。硬件的缺点是硬件会增加芯片设计的难度，验证周期，对芯片生产时的面积和功耗都有 所增加。对于多核处理器的调试，由于并行程序的并发性，软件方式不能精确的模拟程序 的行为，硬件调试办法在多核心处理器设计中，被更多考虑到，但是多核调试到目前为止没 有一种形成规范的调试方式。在多核处理器的片上调试中，现有技术中最常用的调试方法时菊花链 (Daisy-chain)的方法，如图1所示，所有多核处理器的核的TDI (Test DataInput，测试数 据输入)和TD0(Test Data Output，测试数据输出)链接成为串行的链，前一个核的TDO链 接到下一个核的TDI，控制信号TCK(Test Clock，测试时钟)，TMS (Test Mode Select，测试 模式选择)和TRST (Test Reset，测试复位)连接到所有的核TAP (Test Access Port，测试 接入端口)控制器上。菊花链的连接方式与IEEE 1149. 1协议不兼容，调试软件设计复杂 并且软件不能兼容多核处理器中小核数的变化。TAP(测试接入端口)由TDI，TD0，TMS，TCK 和一个可选的TRST输入端口组成。为了兼容性，现有技术中又提出了增加TAP连接模块TLM(TAP LinkModule)的方 案，如图2所示。该技术除了标准的JTAG控制接口外，TLM模块还与每个核增加了选择信 号SEL和使能信号ENA，通过这组信号来选取调试的目标小核。这种方法适用范围在TAP模 块可以修改的情形，软件调试会因为小核数目的变化改动比较大，重用性不好。核数较多的 时候，从TLM模块的引出过多的连线，给芯片后端物理设计造成很大的困难。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了多核处理器的JTAG实时片上调试方法及其系统，通过使用增强型TAP控制器在控制流和总线数据间翻译，能够对多核处理器进行调试，而不受多核处理器的核的数量的制约。本专利技术公开了一种多核处理器的JTAG实时片上调试方法，包括步骤1，软件调试器对被调试的多核处理器的核进行调试配置，生成符合JTAG控 制协议的控制命令，将所述控制命令转化为控制流，将所述控制流发送至增强型TAP控制 器；步骤2，所述增强型TAP控制器将接收的所述控制流转化为符合片上调试通讯协 议的数据包，通过调试总线将所述数据包发送给多核处理器的核中的调试客户端；步骤3，所述调试客户端将接收的所述数据包转化为控制命令，响应所述控制命令 产生响应数据，通过调试总线将响应数据返回给所述增强型TAP控制器；步骤4，所述增强型TAP控制器将接收的响应数据转化为符合JTAG控制协议的控 制流，所述软件调试器通过所述增强型TAP控制器获得所述控制流。所述步骤1中软件调试器对被调试的多核处理器的核进行调试配置进一步为，步骤21，软件调试器针对被调测的多核处理器的每个核的调试客户端进行如下调 试配置中的一种或多种，设置硬件数据断点、清除硬件数据断点、设置硬件指令断点、清除硬件指令断点、 设置普通断点、设置单步执行、退出断点。所述增强型TAP控制器包括指令寄存器和增强控制寄存器；所述增强型TAP控制器还包括TAP控制器；所述步骤1中将所述控制流发送至增强型TAP控制器进一步为，步骤31，所述软件调试器通过TCK和TMS控制流控制TAP控制器的状态机的转移， 并在所述指令寄存器中标识增强控制寄存器被选中；步骤32，所述软件调试器依据所述指令寄存器中的标识选择所述增强控制寄存器 进行写入，在所述增强控制寄存器的控制字段和目标调试核字段中写入数据。所述步骤32还包括所述软件调试器读取所述增强控制寄存器中的值，以获取所 述多核处理器的请求状态。所述步骤2中所述增强型TAP控制器将所述控制流转化为符合片上调试总线通讯协 议的数据包，通过调试总线将所述数据包发送给多核处理器的核中的调试客户端进一步为，步骤51，所述增强型TAP控制器在TAP状态机转移到更新数据寄存器状态时解析 增强控制寄存器的各个控制字段，按照片上调试通讯协议将所述控制字段打包为数据包；步骤52，所述增强型TAP控制器将所述数据包发送进入调试总线，按数据包的节 点号送至数据包的目的核。所述增强型TAP控制器包括增强控制寄存器；所述步骤4中所述增强型TAP控制器将接收的响应数据转化为符合JTAG控制协 议的控制流进一步为，步骤61，所述增强的TAP控制器分析接收的响应数据，从数据中解析出请求节点 号、请求的类型和数据带宽，在TAP状态机转移到获取数据寄存器状态时，将所述请求节点 号、请求的类型和数据带宽写入所述增强控制寄存器。所述增强型TAP控制器还包括地址寄存器和调试数据寄存器，所述步骤61还包括步骤71，在所述请求类型是读请求时，从所述数据包的解析出地址；在所述请求 类型是写请求时，从所述数据包中解析出地址和数据；步骤72，在TAP状态机转移到获取数据寄存器状态时，对于写请求，将地址写入地 址寄存器；对于写请求，将地址写入地址寄存器，将数据写入数据寄存器。所述步骤4中所述软件调试器通过所述增强型TAP控制器获得所述控制流进一步 为，步骤81，所述软件调试器通过JTAG协议轮询增强控制寄存器，发现所述增强控制 寄存器中控制字段发生变化时，读取所述增强控制寄存器中控制字段，将所述发生变化的 控制字段清除，并根据所述控制字段进行对应操作。本专利技术还公开了一种多核处理器的JTAG实时片上调试系统，包括软件调试器、 增强型TAP控制器、多个调试客户端、和调试总线，多核处理器的每个核中具有一个所述调 试客户端，所述软件调试器，用于对被调试的多核处理器的核进行调试配置，生成符合JTAG 控制协议的控制命令，将所述控制命令转化为控制流，将所述控制流发送至所述增强型TAP 控制器；所述增强型TAP控制器，用于将接收的所述控制流转化为符合片上调试通讯协议 的数据包，通过调试总线将所述数据包发送给多核处理器的核中的调试客户端；所述调试客户端，用于将接收的所述数据包转化为控制命令，响应所述控制命令 产生响应数据，通过调试总线将响应数据返回给所述增强型TAP控制器；所述增强型TAP控制器，还用于将接收的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多核处理器的ＪＴＡＧ实时片上调试方法，其特征在于，包括：步骤１，软件调试器对被调试的多核处理器的核进行调试配置，生成符合ＪＴＡＧ控制协议的控制命令，将所述控制命令转化为控制流，将所述控制流发送至增强型ＴＡＰ控制器；步骤２，所述增强型ＴＡＰ控制器将接收的所述控制流转化为符合片上调试通讯协议的数据包，通过调试总线将所述数据包发送给多核处理器的核中的调试客户端；步骤３，所述调试客户端将接收的所述数据包转化为控制命令，响应所述控制命令产生响应数据，通过调试总线将响应数据返回给所述增强型ＴＡＰ控制器；步骤４，所述增强型ＴＡＰ控制器将接收的响应数据转化为符合ＪＴＡＧ控制协议的控制流，所述软件调试器通过所述增强型ＴＡＰ控制器获得所述控制流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：雷峥蒙，焦帅，徐卫东，范东睿，张浩，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]