JP2738348B2 - マルチプロセッサシステム - Google Patents

マルチプロセッサシステム

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JP2738348B2
JP2738348B2 JP7157724A JP15772495A JP2738348B2 JP 2738348 B2 JP2738348 B2 JP 2738348B2 JP 7157724 A JP7157724 A JP 7157724A JP 15772495 A JP15772495 A JP 15772495A JP 2738348 B2 JP2738348 B2 JP 2738348B2
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signal
processor
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明寛 澤村
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はハードウェアおよびソフ
トウェアのデバッグを容易にする機構を備えたマルチプ
ロセッサシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】プロセッサシステムのハードウェアで提
供するデバッグ機能としては、プロセッサの機能制限、
特定の命令カウンタ値での命令実行停止機能、特定アド
レスのデータ参照や特定アドレスへのストア実行による
命令実行停止機能、1命令毎のステップ動作機能などが
ある。また、命令追い越し機能を有するプロセッサにお
いては、特定命令のみ命令追越しを禁止するモードを備
えているものもある。
【0003】プロセッサの機能制限として、例えば、演
算器へのオペランドデータ入力ポートに別の演算器の出
力結果をバイパスして入力するデータパスを備えるプロ
セッサにおいて、このバイパスパスの使用を禁止するモ
ードを備えるシステムがある。該機能は主にハードウェ
アのデバッグやバグの回避機能として有効であり、演算
器への入力データの異常による障害の検出に役立つ。
【0004】また、特定の命令カウンタ値での命令実行
停止機能や特定アドレスのデータ参照や特定アドレスへ
のストア実行による命令実行停止機能は、主にソフトウ
ェア向けのデバッグ機能として従来から広く利用されて
いるものである。この機能も、ある変数の値をトレース
して、バグ位置を特定する作業に役立つ。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの機能
は主としてシングルプロセッサシステムにおいて、デバ
ッグ用機能として考案され、使用されているものであ
り、マルチプロセッサシステムのプロセッサ間の通信機
能を意識したものではない。
【0006】たとえば、ハードウェア機能のデバッグと
しては、プロセッサ間の通信やメモリアクセスによるネ
ットワーク競合が引き起こす障害は、単一プロセッサ単
位でのデバッグ機能では再現させることができない。あ
る並列プログラムの動作時に発生した障害は、単一プロ
セッサ環境のデバッグ機能では再現不可能である。
【0007】また、ソフトウェアのデバッグ機能として
も、プロセッサ間の通信を再現できないため、マルチプ
ロセッサの実行を前提とした並列アプリケーションプロ
グラムのデバッグには不向きである。
【0008】バス接続マルチプロセッサにおいて、クロ
ックステップ時に、あるプロセッサが共有バスをロック
した状態ではハードウェアの状態を観測できないという
問題点を解決することを目的とし、強制的にバスのロッ
クを無効とできる機構を備える技術が、特開昭59−1
00968号公報には開示されている。
【0009】これら従来技術では、マルチプロセッサの
デバッグ機能としては、ハードウェアのデバッグにも、
ソフトウェアのデバッグにも不十分である。
【0010】本発明の目的は、マルチプロセッサ環境に
おいて、プロセッサ間の通信によるハードウェア状態を
再現することにより、ソフトウェア/ハードウェア両面
に対するよりデバッグ機能を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の第1のマルチプ
ロセッサシステムは、複数のプロセッサ・エレメント
と、これらプロセッサ・エレメントを含むシステム全体
の診断を行う診断プロセッサとを含むシステムであっ
て、前記複数のプロセッサ・エレメントのそれぞれは、
前記診断プロセッサからの命令実行指示信号(以下ステ
ップ実行指示信号)に応答して1命令を実行し、実行終
了に応答して演算終了報告を診断プロセッサに送信し、
新たなステップ実行指示信号を受けるまで後続命令の実
行を抑止し、前記診断プロセッサは前記複数のプロセッ
サ・エレメントのいずれにステップ実行指示信号を出す
かを管理する実行対象プロセッサ・エレメントテーブル
と、この実行対象プロセッサ・エレメントテーブルに登
録されたプロセッサ・エレメントから前記演算終了報告
信号を受信するまで後続命令のステップ実行指示信号の
送出を抑止する診断プロセッサ制御部とを含む。
【0012】本発明の第2のマルチプロセッサシステム
は、複数のプロセッサ・エレメントと、これらプロセッ
サ・エレメントを含むシステム全体の診断を行う診断プ
ロセッサとを含むシステムであって、前記複数のプロセ
ッサ・エレメントのそれぞれは、前記診断プロセッサか
らのステップ実行指示信号に応答して1命令を実行し、
実行終了に応答して演算終了報告信号を前記診断プロセ
ッサに送信し、新たなステップ実行指示信号を受けるま
で後続命令の実行を抑止し、前記診断プロセッサは、前
記複数のプロセッサ・エレメントのいずれにステップ実
行指示信号を出すかを管理する実行対象プロセッサ・エ
レメントテーブルと、対応するプロセッサ・エレメント
からの演算実行終了報告信号に応答してプロセッサ・エ
レメントに対応する信号をセットするステップ実行完了
プロセッサ・エレメントテーブルと、前記実行対象プロ
セッサ・エレメントテーブルの内容と前記ステップ実行
完了プロセッサ・エレメントテーブルの内容との一致が
とれている間前記実行対象プロセッサ・エレメントテー
ブルに登録されているプロセッサ・エレメントに対しス
テップ実行指示信号を発生する命令実行指示信号発生手
段とを含む。
【0013】本発明の第3のマルチプロセッサシステム
は、前記第2のマルチプロセッサシステムにおける前記
命令実行指示発生手段が、前記実行対象プロセッサ・エ
レメントテーブルの内容と前記ステップ実行完了プロセ
ッサ・エレメントテーブルの内容との一致がとれている
間か、または第1回目のステップ実行指示信号が与えら
れたとき、前記実行対象プロセッサ・エレメントテーブ
ルに登録されているプロセッサ・エレメントに対しステ
ップ実行指示信号を発生することを特徴とする。
【0014】本発明の第4のマルチプロセッサシステム
は、前記第2のマルチプロセッサシステムにおける前記
命令実行指示手段が、前記実行対象プロセッサ・エレメ
ントテーブルの内容と前記ステップ実行完了プロセッサ
・エレメントテーブルの内容との一致がとれている間
か、または第1回目のステップ実行指示信号が与えられ
たときステップ実行指示抑止信号が与えられていなけれ
ば、前記実行対象プロセッサ・エレメントテーブルに登
録されているプロセッサ・エレメントに対しステップ実
行指示信号を発生することを特徴とする。
【0015】本発明の第5のプロセッサシステムは、前
記第2のマルチプロセッサシステムにおける前記ステッ
プ実行指示手段が、前記実行対象プロセッサ・エレメン
トテーブルの内容と前記ステップ実行完了プロセッサ・
エレメントテーブルの内容との一致がステップ実行モー
ドにおいてとれている間か、または第1回目のステップ
実行指示信号が与えられたときステップ実行指示抑止信
号が与えられていなければ前記実行対象プロセッサ・エ
レメントテーブルに登録されているプロセッサ・エレメ
ントに対しステップ実行指示信号を発生することを特徴
とする。
【0016】
【実施例】次に本発明の一実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
【0017】図1を参照すると、本発明の一実施例は、
それぞれが演算処理装置12,22,…n2およびステ
ップ実行制御部11,21,…n1を有するプロセッサ
エレメント(以下PEと略す)1,2,…n;これらP
E1,2,…nを接続するPE間ネットワーク200;
各PE1,2,…nに接続されシステム全体の診断制御
を行う診断プロセッサ(以下DGPと略す)100を備
えている。
【0018】各PE1,2,…nは、DGP100から
のステップ実行指示を受信して一命令のみをフェッチし
て実行する。この命令の実行が終了すると、各PE1,
2,…nは、演算終了報告をDGP100に送信し、新
たなステップ実行指示を受信するまで後続命令の実行を
抑止する。
【0019】DGP100は、どのPEにステップ実行
指示を出すか否かをビットまたはバイト毎に管理するた
めのステップ実行対象PEテーブル101,このステッ
プ対象PEテーブル101に登録されたPEに対しステ
ップ実行指示を送出し、該テーブル101に登録された
全てのPE1,2,…nから演算終了報告を受信するま
で後続命令のステップ実行指示信号の送出を抑止するD
GP制御部103,および各PEからの演算終了報告に
応答して送信元のPE番号を格納するステップ実行完了
PEテーブル102を含む。
【0020】これらステップ実行対象PEテーブル10
1およびステップ実行完了PEテーブル102の各ビッ
トまたはバイトは、各PEに対応する。
【0021】次に本発明の一実施例で用いられる診断プ
ロセッサ(DGP)の詳細な構成の一例について図面を
用いて参照する。
【0022】図3を参照すると、診断プロセッサ100
は、ステップ実行時“1”をセットするステップ実行モ
ードフラグフリップフロップ22,ステップ実行開始前
にステップ実行対象PEセット信号0〜nによりセット
されるステップ実行対象PEテーブル101,ステップ
実行開始前に全ビットがリセットされ対応するプロセッ
サ・エレメント1〜nからの演算実行終了通知信号(以
下ステップ実行終了通知信号)0〜nによりセットされ
るステップ実行完了PEテーブル102,これらステッ
プ実行対象PEテーブル101およびステップ実行完了
PEテーブル102の内容を比較し一致がとれれば信号
を発生するコンパレータ13,このコンパレータ13で
一致信号が出力されステップ実行モードフリップフロッ
プ220からセット信号が出力されたときこれら信号の
論理積結果の信号“1”を出力するアンドゲート14ス
テップ実行制御開始時1回目のステップ実行指示信号2
0を出力し、例えばオペレータの指示によりPE内の状
態を観測する時に不要なステップ実行指示がPEに対し
て発行されるのを抑止するステップ実行指示抑止信号2
3を出力するステップ実行制御部19,このステップ実
行制御部19からの1回目のステップ実行指示信号20
とアンドゲート14の比較一致出力の少なくとも一方を
出力するオアゲート15,このオアゲート15の出力と
ステップ実行制御部19からのステップ実行指示抑止信
号23の否定信号との論理積をとるアンドゲート16,
このアンドゲート16の出力とステップ実行対象PEテ
ーブル101の出力との論理積を図1に示されるPE1
−n対応にとるアンドゲート群180−18n,これら
アンドゲート群180−18nのステップ実行完了PE
テーブルクリア信号としての出力とステップ実行対象P
Eセット信号との論理和をとりその結果でステップ実行
完了PEテーブル102の内容をリセットするオアゲー
ト24,およびアンドゲート群180−18nの出力を
格納し、ステップ実行指示信号(0〜n)24を発生す
るステップ実行指示フリップフロップ群170−17n
を備えている。
【0023】図3に示されるDGB内のアンドゲート群
180−18nおよびステップ実行指示フリップフロッ
プ群170−17nは、図1に示される各PE1−nに
対応している。
【0024】次に本発明の一実施例の動作について図面
を参照して詳細に説明する。
【0025】図3を参照すると、ステップ実行時は、ス
テップ実行モードフラグ220がセットされている。ま
た、ステップ実行開始前にステップ実行対象PEテーブ
ル101の各ビットが、ステップ実行対象PEセット信
号0〜nによりセットされる。同時にステップ実行完了
PEテーブル102の全ビットがリセットされる。
【0026】図1−図3を参照すると、ステップ実行制
御開始時(時刻t0)、ステップ実行制御部19は1回
目のステップ実行指示信号20を生成する。ステップ実
行指示信号20はオアゲート15、アンドゲート16、
および180〜18nを経由してステップ実行指示フリ
ップフロップ170〜17nをセットする。この結果、
ステップ実行対象PEテーブル101に登録されている
全てのPEに対し、ステップ実行指示信号0〜n24が
送出される(時刻t1)。
【0027】PE1および2のそれぞれはDGP100
からのステップ実行指示信号24を受信すると、ステッ
プ実行制御部11および21が演算処理装置12および
22に対し1命令分の命令実行を指示する。命令実行が
終了すると、演算終了通知をDGP100に対して送出
する。
【0028】図2では、時刻t4にPE1が、時刻t6
にPE2が演算実行修了通知信号がDGP100に対し
送出される。
【0029】DGP内制御部103は演算終了通知を各
PEから受信すると、送信元のPE番号に対応するステ
ップ実行完了PEテーブル102内のビットがセットさ
れる。これにより、時刻t5にPE1が、時刻t7にP
E2がステップ実行完了PEテーブル102に登録され
る。
【0030】さらに、DGP内制御部103はステップ
実行対象PEテーブル101とステップ実行完了PEテ
ーブル102の内容を監視し、両者の内容が不一致であ
る時は後続のステップ実行指示を抑止する。
【0031】時刻t7においてステップ実行対象PEテ
ーブル101とステップ実行完了PEテーブル102の
内容の一致がコンパレータ13によって検出されると、
ステップ実行完了PEテーブル102の全ビットがリセ
ットされて(時刻t8)、後続のステップ実行指示信号
がステップ実行対象PEテーブル10に登録されている
PEに対し送出される(時刻t9)。
【0032】ステップ実行指示抑止信号23は、PE内
の状態を観測する時に不要なステップ実行指示がPEに
対して発行されるのを抑止するためのものである。
【0033】すなわち、各プロセッサ1〜nが1命令分
の実行を修了し、システムのハードウェア状態を調べる
場合に、ステップ実行指示抑止信号23を“1”とす
る。ステップ実行モードフリップフロップ220が
“1”であるときも、ステップ実行指示抑止信号23を
“1”とすることにより、現在各PEが実行中の命令が
修了した時点で継続のステップ実行指示が生成されるこ
とを防ぎ、各PEが実行停止状態になるため、ハードウ
ェア状態を観測することができる。
【0034】ステップ実行指示抑止信号23が“1”で
ある間は、アンドゲート16により、ステップ実行指示
フリップフロップ群170〜17nへのセットが抑止さ
れる。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、複数のプロセッサ・エ
レメントを同時にステップ実行させることが可能にな
り、マルチプロセッサ環境でのハードウェア/ソフトウ
ェア両面のデバッグ効率を向上させることが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を含む本発明の適用されるシス
テムを示す図である。
【図2】本発明の実施例の動作を説明するための図であ
る。
【図3】図1で示される診断プロセッサ100の詳細な
構成を示す図である。
【符号の説明】
1,2,…n プロセッサ・エレメント 11,21,…n1 ステップ実行制御部 12,22,…n2 演算処理装置 13 コンパレータ 14,16,180−18n アンドゲート 15,24 オアゲート 19 ステップ実行制御部 100 診断プロセッサ 101 ステップ実行対象PEテーブル 102 ステップ実行完了PEテーブル 103 診断プロセッサ制御部 170−17n ステップ実行指示フリップフロップ 220 ステップ完了モードフリップフロップ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のプロセッサ・エレメントと、 これらプロセッサ・エレメントを含むシステム全体の診
    断を行う診断プロセッサとを含むシステムであって、 前記複数のプロセッサ・エレメントのそれぞれは、前記
    診断プロセッサからの命令実行指示信号に応答して1命
    令を実行し実行終了に応答して演算終了報告信号を前記
    診断プロセッサに送信し新たな命令実行指示信号を受け
    るまで後続命令の実行を抑止し、 前記診断プロセッサは、 前記複数のプロセッサ・エレメントのいずれに命令実行
    指示信号を出すかを管理する実行対象プロセッサ・エレ
    メントテーブルと、 対応するプロセッサ・エレメントからの演算実行終了報
    告信号に応答してプロセッサ・エレメントに対応する信
    号をセットする命令実行・完了プロセッサ・エレメント
    テーブルと、 前記実行対象プロセッサ・エレメントテーブルの内容と
    前記命令実行完了プロセッサ・エレメントテーブルの内
    容との一致がとれている間前記実行対象プロセッサ・エ
    レメントテーブルに登録されているプロセッサ・エレメ
    ントに対し命令実行指示信号を発生する命令実行指示信
    号発生手段とを含むことを特徴とするマルチプロセッサ
    システム。
  2. 【請求項2】 前記命令実行指示発生手段が前記実行対
    象プロセッサ・エレメントテーブルの内容と前記命令実
    行完了プロセッサ・エレメントテーブルの内容との一致
    がとれている間か、または第1回目の命令実行指示信号
    が与えられたとき、前記実行対象プロセッサ・エレメン
    トテーブルに登録されているプロセッサ・エレメントに
    対しステップ実行指示信号を発生することを特徴とする
    請求項1記載のマルチプロセッサシステム。
  3. 【請求項3】 前記命令実行指示手段が前記実行対象プ
    ロセッサ・エレメントテーブルの内容と前記命令実行完
    了プロセッサ・エレメントテーブルの内容との一致がと
    れている間かまたは第1回目のステップ実行指示信号が
    与えられたとき、命令実行指示抑止信号が与えられてい
    なければ、前記実行対象プロセッサ・エレメントテーブ
    ルに登録されているプロセッサ・エレメントに対し命令
    実行指示信号を発生することを特徴とする請求項1記載
    のマルチプロセッサシステム。
JP7157724A 1995-06-23 1995-06-23 マルチプロセッサシステム Expired - Lifetime JP2738348B2 (ja)

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JPH096645A JPH096645A (ja) 1997-01-10
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