Устройство для прерывания при отладке программ

(ф ф(фр у" РЕТЕНИ ЬСТВУ инеиИ,ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ПИСАНИЕ ИЗВТОРСКОМУ СВИСТЕЛ(56) Авторское свидетельство СССРУ 962945, кл. С ОЬ Р 11/28 1980(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕРЫВАНИЯПРИ ОТЛАЛКЕ ПРОГРАММ по авт. св.Р 962945, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения областиприменения устройства для отладкипрограмм, работающих в реальном масштабе времени, в устройство введенычетвертый и пятый элементы ИЛИ, десятый и одиннадцатый элементы И,четвертый и пятый регистры, четвертый блок сравнения, триггер блокировки, переключатель задания режимаработы, причем выход девятого элемента И и третьего элемента ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ,выход которого соединен с первымвходом десятого элемента И, выход 4. С ОЬ Р 11 28 С 0 тумблера задания режима работы соедс вторым входом десятого элементавыход которого соединен с нулевымвходом триггера блокировки и первымвходом одиннадцатого элемента И,вход признака команды устройствасоединен с вторым входом одиннадцато.го элемента И, входом синхронизациичетвертого регистра, выход которого .соединен с первым входом четвертогоблока сравнения, адресный вход устройства соединен с информационнымивходами четвертого и пятого регистров, выход одиннадцатого элемента Исоединен с входом синхронизации пято.го регистра, выход которого соединенс вторым входом четвертого блокасравнения, выход четвертого блокасравнения соединен с первым входомпятого элемента ИЛИ, выход которогосоединен с единичным входом триггераблокировки, выход которого являетсявыходом блокировки счетчика времениустройства, вход пуска устройствасоединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, 1171799Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для программного управления, и може быть использовано при разработке и отладке программ для ЭВМ.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит первый регистр 1, первый блок 2 сравнения, второй блок 3 сравнения, первый элемент, И 4, второй регистр 5. Выходы первого 1 и второго 5 регистров соединены соответственно с первыми входами первого 2 и второго 3 узлов сравнения, выходы15 которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И 4. Первый информационный вход 6 устройства соединен с вторым входом первого блока 2 сравнения, Устройство20 содержит также управляющий регистр 7, третий регистр 8, третий блок 9 сравнения, первый и второй элементы ИЛИ 10 и 11, второй, третий ичетвертый элементы И 12-14 первую 15 вторуюУ25 16 и третью 17 группы элементов И, пятый 18, шестой 19, седьмой 20 и восьмой 21 элементы И, элемент НЕ 22, группу элементов ИЛИ 23, девятый элемент И 24, третий элемент ИЛИ 25, первый 26, второй 27, третий 28 и четвертый 29 управляющие входы, второй 30 и третий 31 информационные входы, первый 32 и второй 33 управляющие входы, Кроме того, на чертеже показаны регистр 34 номера команды, 35 регистр 35 адреса записи, регистр 36 номера регистра общего назначения (РОН) центрального процессора (ЦП), являющиеся частью центрального управления ЭВМ и не входящие в состав уст-ф ройства для прерывания при отладке программ, а служащие лишь для пояснения его работы. В состав устройстватакже входят четвертый элемент ИЛИ 37, десятый элемент.И 38, триггер 39 ф 5 блокировки, переключатель 40 задания режима работы, одиннадцатый элемент И 4 1, четвертый регистр 42, пятый регистр 43, четвертый блок 44 сравнения, пятый элемент ИЛИ 45, выход 50 46 блокировки счетчика времени устройства, пятый вход 47 пуска устройства.Регистры 1, 5, 7 и 8 являются тумблерными регистрами. Регистр 1 слу 55 жит для задания верхней границы адресов отлаживаемой программы, регистр 5 - для задания нижней границы адресов отлаживаемой программы, регистр 7 - для задания отладочных режимов работы (останов или прерывание по совпадению текущего номера команды с заданным номером команды, по совпадению текущего адреса ячейки с заданным адресом ячейки и т.д.), а регистр 8 - для задания адреса. ячейки или номера команды в отладочных режимах.Устройство может работать в одном из четырех режимов, задаваемых с помощью тумблерного регистра 7 управления.В режиме 1 при записи в ячейку, адрес которой (содержимое регистра 35) совпадает с адресом, набранным на тумблерном регистре 8, устройство вырабатывает сигнал на выходе 33, ко. торый поступает в систему прерывания ЭВМ, программа которой подлежит отладке. Одновременно обеспечивается блокировка работы счетчиков времени ЭВМ (управляющий выход 46), тем самым достигается останов реального времени. В режиме 1( при совпадении адресавыполняемой команды (содержимое регистра 34) с содержимым регистра 8вырабатываются управляющие сигналы33 и 46.Режим 1 и отличается от режима 1тем, что сравнивается не содержимоерегистра 35, а содержимое регистра36, и сигнал прерывания вырабатывается не при записи в ячейку, а призаписи в регистр общего назначения,номер которого находится в регистре 36.В режиме Й устройство вырабатывает сигнал на выходах 33 и 46 при выполнении команды перехода,Работа устройства во всех режимахотладки начинается с установки нарегистрах 1 и 5 начала и конца зоныотладки (первый и последний адресапрограмм, подлежащие отладке).При работе ЭВМ на регистре 34номера команды присутствует номер выполняемой команды, который через первыйинформационный вход 6 устройствапоступает на вторые входы первогои второго блоков 2 и 3 сравнения.На выходе первого блока 2 сравненияприсутствует положительный потенциалтолько в случае, если номер командыбольше номера, набранного на первомрегистре 1, а на выходе второго блока 3 сравнения присутствует сигнал3.положительной полярности только в случае, если номер команды меньшеномера, набранного. на регистре 5.Тем самым обеспечивается работа устройства в зоне программ, подлежа щих отладке. Вне этой зоны работа устройства блокируется нулевым поте циалом с выхода элемента И 4, котор поступает на входы элементов И 18 и 19, а нулевой потенциал выхода этих элементов блокирует элементы И 21, 24 и 20. Нулевой потенциал с выхода элемента И 24 блокирует элемент ИЛИ 37, а нулевой потенциал с выхода эл мента ИЛИ 37 блокирует элемент И 28, тем самым обеспечивается нулевое сос тояние триггера 39 блокировки (триг гер сбрасывается при начальном пуск ЭВМ по сигналу "Пуск" - вход 47 уст ройства, который через элемент ИЛИ 45 поступает на единичный вход триггера 39 блокировки При этом на пер. вом 32, втором 33 и третьем 46 управ ляющих выходах устройства присутств У ет нулевой потенциал, который не оказывает никакого влияния на работу процессора и счетчиков времени ЭВМ, программа которой подлежит отладке.Работа устройства в режиме 1 проходит следующим образом.Оператор, производящий отладку программ, устанавливает на регистре 7 управления режимы 1 и "Отладка" и при этом на первом и пятом выходе регистра 7 появляются единичные потенциалы. При выполнении программы, подлежащей отладке, адреса выполняе,мых команд находятся между граничащими устройствамина регистрах 1 и 5, следовательно, на выходе первого элемента И 4 - положительный потея" циал еКаждая команда записи в ОЗУ ЭВМ сопровождается управляющим потенциалом, который поступает из процессора через первый управляющий вход 26 уст. ройства на второй вход элемента И 12, напервый вход которого поступает положительный потенциал с первого выхода управляющего регистра 7, С выхода второго элемента И 12 положительный потенциал через второй элемент ИЛИ 11 поступает на управляющий вход третьего блока 9 сравнения, тем самым разрешается сравнение информации, набранной на третьем регистре 8, с содержимым регистра 35 адреса 1171799 4записи,входящего в состав ЭВМ.Содер"жимое регистра 35 адреса записи че"резпервую группу элементов И 15 иИЛИ 23 поступает на второй информационный вход третьего блока 9 сравнения. При совпадении содержимого н- третьего регистра 8 с содержимым ый регистра 35 адреса записи на выходеблока 9 сравнения вырабатываетсяположительный потенциал, которыйпоступает на второй вход пятого элемента И 18, на первый и третий входы поступают разрешающие потенциалы е- с выхода первых элементов ИЛИ 10 и И15 4, Положительный потенциал с выходапятого элемента И 18 и через восьмой.элемент И 21, третий элемент ИЛИ 25 е поступает на второй управляющий выход 33 устройства, который соединенс регистром прерывания ЭВМ. Одно"временно положительный потенциал свыхода элемента И 24 поступает черезэлемент ИЛИ 37 на первый вход элемента И 38, при наличии разрешающе- "25 го положительного потенциала (включение режима работы в реальном масштабе времени производит операторперед началом отладки программы)путем установки переключателя 40 вположение "Реальное время" (РВ) .Переключатель 40 подает положительный потенциал на вход элемента И 38,положительный потенциал с выхода последнего поступает на нулевой входтриггера 30 блокировки, на выходе46 которого формируется управляющийположительный потенциал, блокирующий работу счетчиков времени ЭВМ.Таким образом, по выходноиу сигналу4 О 33 ЭВМ, программы которой подлежатотладке, прерывает свою работу иосуществляет вызов вклинивающейся(отладочной) программы, которая взависимости от отладочного заданияпрограммиста производит заранее определенные им действия, одновременнообеспечивается останов реального времени для ЭВМ, При наличии разрешающего положительного потенциала с50 выхода элемента И 38, который поступает на первый вход элемента И 41,и по приходу управляющего сигнала суправляющего входа 27, который поступает на второй вход элемента И 41, 55формируется управляющий сигнал записи на регистр 42 ииформации, поступающей с информационного входа устройства 6. Теи самым обеспечиваетсязапоминание адреса команды в прерванной точке отлаживаемой программы. После ухода ЭВМ на отладочную программу, т.е. выхода за зону отладки,5 которая определяется тумблерными регистрами 1 и 5, на выходе элемента И 24 появляется .нулевой потенциал, который через элементы ИЛИ 37 и И 38 поступает на нулевой вход триггера 39 блокировки, тем самым обеспечивается сброс последнего при поступлении положительного потенциала на его единичный вход.После выполнения прерывающей (отладочной) программы ЭВМ обеспечивается возврат в прерванную точку отлаживаемой программы, на регистре 43 обеспечивается запоминание текущего адреса программы по управляющему 20 сигналу, поступающему с входа 27 устройства, информационный вход регистра 43 соединяется с информационным входом 6 устройства. При возврате в прерванную точку программы со держимое регистров 4 и 5 совпадает, на вьмоде олока 44 сравнения вырабатывается положительный потенциал, который через элемент ИЛИ 45 поступает на единичный вход триггера 39 бло- ЗО кировки и устанавливает его в нулевое состояние. На выходе 46 устройства появляется нулевой потенциал, который разрешает дальнейшую работу счетчиков времени ЭВМ.Аналогично устройство работает и в других режимах.В режиме 1 устройство вырабатывает сигнал прерывания при совпадении номера команды, набранного на регистре 8, с номером на регистре 34 номера команды, Включение каждой команды сопровождается управляющим сигналом, поступающим на ЭВМ, в состав которого входит предлагаемое устройство, на вход 27. Этот управляющий сигнал про-ходит через элементы И 13 и ИЛИ 23 на опрос третьего блока 9 сравнения.В режиме ф устройство вырабатыва" ет сигнал прерывания при записи инфор мации в один из регистров общего назначения ЭВМ, номер которого совпадает с номером, набранным на третьем регистре 8. Работа устройства в режиме Щ отличается от режима 1 тем, что при записи в регистр общего назначения ЭВМ вырабатывает управляющий сигнал на вьмоде 28, который через элементы И,14 и ИЛИ 11 поступает наопрос схемы сравнения, на второйвход которой с регистра 36 черезвход 3 1, группу элементов И 17 игруппу элементов ИЛИ 23 поступаетномер регистра общего назначения,В режиме Й устройство должно выработать сигнал прерывания при испол-"нении команды перехода.На четвертом и пятом выходах управляющего регистра 7 устанавливаются положительные потенциалы, с выхода первого элемента И 4 на первыйвход элемента И 19 поступает положительный потенциал, так как отладкапроисходит в определенных границах,заданных на регистрах 1 и 5. При выполнении команды перехода на .второйвход элемента И 19 с дешифратора команд ЭВМ, через четвертый вход 29устройства поступает положительныйпотенциал. Выходной положительныйпотенциал через элементы И 20 и ИЛИ25 поступает в систему прерыванияЭВМ, Если на пятом выходе управляющего регистра 7 установлен нулевойпотенциал, то на выходе элемента НЕ22 появляется единичный потенциал,поступающий на вход элемента И 24.Если при этом на выходе управляющегорегистра 7 установлен один из режимов1,или ш, то появление положительного потенциала на выходе элементаИ 18 приводит к появлению сигналана выходе элемента И 24 и на управля.ющем выходе 32 устройства. Сигнал суправляющего выхода 32 устройствапоступает в управление ЭВМ и вызывает ее останов,Одновременно положительный потенциал с вьмода 32 устройства поступает через элемент ИЛИ 37 на вход элемента И 38, при задании работы в реальном масштабе времени положительный потенциал на выходе ключа 40 задания режима работы в реальном мас-,.штабе времени) происходит установкав единицу триггера 39 блокировки.На выходе 46 устройства появляетсяположительный потенциал, которыйзапрещает работу счетчиков времениЭВМ. Сброс триггера 39 блокировки осуществляется по сигналу "Пуск", поступающему по управляющему входу 47 устройства от ЭВМ, после пуска ЭВМ оператором, После сброса триггера 39блокировки разрешается дальнейшая . работа счетчиков времени ЭВМ.Предлагаемое устройство представляет собой эффективное и оперативное средство, обеспечивающее прерывание отлаживаемой программы при записи в определенную ячейку памяти, при выполнении команды перехода, при выполнении команды, адрес которой заранее 10 указан, при записи в один из регистров общего назначения, номер которого указан заранее. Тем самым обеспечиваются значительное повышение эффективности проведения отладки и 15 сокращения сроков отладки программ.Кроме того, возможен синхронный останов работы счетчиков вре - мени :ЭВМ с прерываниями (или остановами) процессора ЭВМ при реализации отладочных режимов, приэтом устройство обеспечивает оперативную нейтрализацию прерыванийили остановов, что важно приотработке программного обеспеченияавтоматизированных систем управления,работающих в реальном масштабе времени. Нейтрализация отладочных прерываний и остановов обеспечивает также защиту от ложных срабатываний(переполнений) счетчиков времени ЭВМ,ориентированных на контроль временивыполнения отдельных участковпрограммного комплекса, что позволяетповысить эффективность и достоверность процесса отладки сложных программных комплексов,1171799 Составитель И.Сигалактор Л.Гратилло Техред Л.Мартяшова ректор Л.Пилипе Заказ 4864/41ВНИИПИ одписное 130 ППП "Патент", гужгород, ул.Проектна Ф Тираж 710 Государственного ко елам изобретений и о Москва, Ж, Раушск ета СССРытийнаб., д.4