Устройство для прерывания при отладке программ

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик нц 962945(61) Дополнительное к авт. св (22) Заявлено 30,12,80 (21) 3 1)М Кп зь 06 Г 9/ 6 06 Г 11 26553 1 аявки Мо присоединением рственный комитеСССРлам изобретенийн открытий(23) Приорите о ЗОЯ 9.82, Бю летень М 936 Опубликов Дата опуб 681.325 (088,8) ния 30.09,82 вания оп робьев, В.И.араджев и В. 72) Авторыизобретения(71) Заявител 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕРЫВАНИЯ ПРИ ОТЛАДКЕ ПРОГРАММ2 Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к уст,ройствам для программного, управления, и может быть использовано при разработке и отладке программ для ЭВМИзвестно устройство, предназначенное для отладки программ, содержащее блок управления, блок переключения, блоки приема и вывода информации, .блок контроля и регистр дешифратора, триггер сбоя, триггер автоматического переключения, триггеры, возврата, четыре ряда клапанов и логические схемы И, ИЛИ, НЕ, причем входные шины кода операции соединены с входами первых клапанов, вторые входы которых соединены через схему НЕ с выходом схемы ИЛИ и с входами четвертых клапанов, вторые входы четвертых клапанов соединены с первым выходом блока управления, выходы первых и четвертых клапанов соединены с входами регистра дешифратора,выход которого соединен с одним входом блока управления, второй выход блока управления соединен с входом установки в единицу первого триггера возврата, единичный выход этого триггера соединен с входом клапана, другой вход клапана подключен к третьему выходу блока управКарасик, И.Л, Сигалов Финкельштейн ления, а выход второго клапана соединен с входом установки в нуль первого триггера возврата и с входом установки в единицу второго триггера возврата, нулевой выход первого триггера возврата соединен с входом третьего клапана, другой вход которогосоединен с четвертым выходом блокауправления, а выход третьего клапана соединен с первым входом блдкаконтроля, первый выход которого соединен с входом установки в единицутриггера сбоя, вход установки в нультриггера сбоя соединен с пятым выходом блока управления, единичный выход триггера сбоя соединен с вторымвходом блока контроля, второй выходкоторого соединен с входом установки в единицу триггера автоматического переключения, вход установкив нуль триггера соединен с первымвыходом лока переключения, второйвыход которого соединен с входомустановки в нуль второго триггеравозврата, единичный выход которогосоединен с первым входом блока переключения и с первым входом схемы И,второй вход которой соединен с нулевым выходом триггера сбоя, а выходсхемы И соединен с первым входолсхемы ИЛИ, второй вход которой соединен с единичным выходом триггера автоматического переключения и с вторым входом блока переключения, третий вход блока переключения соединен с шестым выходом блока управле ния, а третий выход блока переключения соединен с другим входом блока управления, четвертый выход блока переключения соединен с блоком вывода10Данное устройство предназначено для передачи управления программе- отладчику после выполнения одной команды отлаживаемой программы путем аппаратного замещения в дешифраторе 15 операций кода следующей команды отлаживаемой программы на код команды перехода к программе-отладчику 1 .Недостатком данного устройства является значительное количество20 оборудования и низкие функциональные возможности (переход к программе- отладчику возможен только по каждой команде), низкое быстродействие и, как следствие, невозможноеть исполь- зовать ее для отладки программ в реальном масштабе времени.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для отладки программ путем останова вычислительного процесса.Известное устройство содержит первую и вторую схемы сравнения, первый и второй регистры, регистр номера команды и регистр операнда, первый и второй регистры маски, задатчик З 5 части информации, участвующей в сравнении, элемент И, счетчик выполнен- . ных сравнений и формирователь сигналов останова 2.С помощью известного устройства 40 можно вести отладку программ путем останова программы вопределенных точках при определенных значениях операндов. Однако при этом требуется большое количество остановов,что 45 приведет к существенному удлинению процесса отладки, Отлаживать же таким образом программы, работающие в реальном масштабе времени, невозможно, так как основы приводят к потерям входной информации и к искажению обрабатываемых данных.1:роме того, известное устройство не дает возможности автоматизировать процесс отладки, так как после оста- нова вычислительного процесса требуется ручное вмешательство для считывания интересующей инфЬрмации и повторный пуск ЭВМ.Цель изобретения - расширение функцкональных возможностей устройства 60 путем обеспечения отладки программ в режиме реального времени и автоматизацик процесса отладки.поставленная цель достигается тем, что в устройство для прерыванияпри 65 отладке программ, содержащее первыйи второй регистры, первый и второйузлы сравнения и первый элемент И,выходы первого и второго регистровсоединены соответственно с первымивходами первого и второго уч срав.нения, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, первый информационнный вход устройства соединен с вторым входом первого узласравнения, введены группа элементов ИЛИ, первый, второй и третийэлементы ИЛИ, третий узел сравнения,управляющий регистр, третий регистр,первая, вторая и третья группы элементов И, второй, третий, четвертый,пятый, шестой, седьмой, восьмой идевятый элементы И и элемент НЕ,причем первый выход управляющегорегистра соединен с вторым входамивторого элемента И, первого элемента ИЛИ и первыми входами элементов И первой группы, второй выходуправляющего регистра соединен спервыми входами третьего элемента И,с первыми входами элементов И второйгруппы с вторым входом первого элемента ИЛИ, третий выход управляющегсрегистра соединен с первым входомчетвертого элемента И, первыми входами элементов И третьей группы и стретьим входом первого элемента ИЛИ,выход которого соединен с первымвходом пятого элемента И, четвертыйвход управляющего регистра соединенс первым входом шестого элемента И,выход которого соединен с первымвходом седьмого элемента И, пятыйвыход управляющего регистра соединенс вторым входом седьмого элемента И,первым входом восьмого элемента Ии входом элемента НЕ,выход которогосоединен с первым входом девятогоэлемента И, выходы второго, третьегои четвертого элементов И соединеныс входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющимвходом третьего узла сравнения, выходы каждого элемента И первой, второй и третьей групп". соединены с входами соответствующих элементов ИЛИгруппы, выходы третьего регистра ивыходы элементов ИЛИ группы соединены соответственно с первой и второйгруппами информационных входов третьего узла сравнения, выход которойсоединен с вторйм входом пятого эле-.мента И, выход которого соединен свторыми входами восьмого и девятогоэлементов И, выход девятого элемента И соединен с первым управляющимвыходом устройства, выходы седьмогои восьмого элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с вторым управляющимвыходом устройства, первый, второй,третий и четвертый управляющие нходы устройства соединены соответственно с вторыми входами второго,третьего, четнертого и шестого элементов И, выход первого элемента Исоединен с третьими входами пятогои шестого элементов И, первый информационный вход устройства соединенс втОрыми входами второго узла сравнения и элементов И второй группы,второй и третий информационные входы устройства соединены соответст венно с вторыми входами элементов Ипервой и третьей групп,На чертеже представлена схемаустройства. 15Устройство содержит первый регистр 1, первый узел 2 сравнения,второй узел 3 сравнения, первый элемент И 4, второй регистр 5. Выходыпервого 1 и второго 5 регистров соединены соответственно с первыми входами первого 2 и второго 3 узлов сравнейия, выходы которых соединены соотнетственно с первым и вторым входамипервого элемента И 4. Первый информационный вход 6 устройства соединенс вторым входом первого узла 2 сравнения. Устройство содержит такжеуправляющий регистр 7, третий регистр 8, третий узел 9 сравнения,первый элемент ИЛИ 10, второй элемент ИЛИ, второй, третий и четвертый элементы И 12-14, первую, вторуюи третью группу элементов И 15-17,пятый, шестой, седьмой и восьмойэлементы И 18-21, элементы НЕ 22,группу элементов ИЛИ 23, девятый элемент И 24, третий элемент ИЛИ 25,первый, второй, третий и четнертыйуправляющие входы 26-29, второй и третий информационные входы 30 и 31, пер вый и второй управляющие ныходы 32и 33.Кроме того, на чертеже показанырегистр 34 номера команды, регистр 35адреса записи, регистр 36 номера 45центрального регистра, являющиесячастью центрального управления ЭВМ,которые не входят в состав предлагаемого устройства, а служат лишьдля пояснения его работы, первый выход управляющего регистра 7 соединенс первыми входами второго элемента И 12, первого элемента И 4, первого элемента ИЛИ 10 и всех элементов И 15 первой группы. Второй выход управляющего регистра 7 соединен с первыми нходами третьего эле- м"мента И 13, всех элементов И 16 второй группы и с вторым входом первого элемента ИЛИ 10.Третий выход управляющего регистра 7 соединен .с первыми входами четвертого элемента И 14, всех элементов И 17 третьей группы и с третьимвходом первого элемента ИЛИ 10, выход которого соединен с первым вхо дол пятого элемента И 18. Четвертыйвыход управляющего регистра 7 соединен с первым входом шестого элемента И 19, выход которого соединенс первым входом седьмого элемента И 20,Пятый выход управляющего регистра 7соединен с вторым входом седьмогоэлемента И 20, первым входол восьмого элемента И 21 и через элемент НЕ 22с первым входом девятого элемента И 24. Выходы второго, третьегои четвертого элементов И 12, 13 и 14соответственно соединены с входамивторого элемента ИЛИ 11, выход которого соединен с управляющим входомтретьего узла 9 сравнения. Выходыкаждого элемента И 15,16 и 17 соответственно первой, второй и третьейгруппы соединены с входами соответствующих элементов ИЛИ группы 23.Выходы третьего регистра 8 и выходыгруппы элементов ИЛИ 23 соединенысоответственно с первой и второйгруппами информационных входов третьего узла 9 сравнения, выход которойсоединен с вторым входом пятогоэлемента И 18, выход которого соединен с вторыми входами восьмого и девятого элементов И 21 и 24. Выход 32девятого элемента И 24 являетсяпервым управляющим выходом устройства. Выходы седьмого и восьмогоэлементов И 20 и 21 соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ 25, выход 33 которого соединен с вторымуправляющим выходом устройства. Первый, второй, третий и четвертыйвходы 26-29 устройства соединены соответственно с вторыми входами второго,третьего, четвертого и шестого элементон И 12, 13, 14 и 19. Выход первого элемента И 4 соединен с третьимивходами пятого и шестого элементов И 18 и 19. Первый информационныйвход 6 устройства соединен с вторымивходами первого и второго узлов 2и 3 сравнения и элементов И 16 второй группы. Второй и третий информационные входы 30 и 31 устройства соединены соответственно с вторыми входами элементов И 15 и 17 первой итретьей групп. Регистры 1,5, 7 и 8являются тумблерными ,регистрами. Устройство может работать в одном из четырех режимов.В режиме "1 ф при записи в ячейку, адрес которой (содержимое регистра 35) совпадает с адресом, набранным на тумблерном регистре 8, уст- ройство вырабатывает сигнал на выходе 33, который поступает н систему прерывания ЭВМ, программа которой подлежит отладке.В режиме "2" при совпадении адреса выполняемой команды (содержимое регистра 34) с содержимым регистра 820 на. выходе 33 вырабатывается управляющий сигнал.Режим "3" отличается от режима "1" только тем, что сравнивается не содержимое регистра 35, а содержи. мое регистра 36 и сигнал прерыва ния вырабатывается не при записи в ячейку, а при записи в регистр общего назначения, номер которого находится в регистре 36, В режиме "4" устройство вырабатывает сигнал на 10 выходе 33 при выполнении команды перехода.Работа, устройство во всех режимах отладки начинается с установки на регистрах 1 и 5 начала и конца зоны 15 отладки первый и последний адрес программы или комплекта программ, подлежащих отладке).При работе ЭВМ на регистре 34 номера команд присутствует номер выполняемой команды,.который через первый информационный вход 6 устройства поступает на вторые входы первого и второго узлов 2 и 3 сравнения. На выходе первого узла 2 сравнейия присутствует положительный потенциал только в случае, если номер команды будет больше номера, набранного на первом регистре 1, а на выходе второго узла 3 сравнения присутствует сигнал положительной полярности только в том случае, если номер команды будет меньше номера, набранного на регистре 5. оТаким образом, обеспечивается работа устройства .в зоне программ, подлежащих отладке. Вне этой зоны работа устройства блокируется нулевым потенциалом с выхода элемента И 4, который поступает на входы элементов И 18 и 19, нулевой потенциал с 40 выхода этих элементов блокирует элементы И 21, 24 и 20, При этом на первом 32 и втором 33 управляющих выходах устройства присутствует нулевой потенциал, который не оказывает 45 никакого влияния на работу процессоЪра, программа которого подлежит отладке.Работа устройства в режиме "1" проходит следующим образом. 50Оператор, производящий отладку программ, устанавливает на регистре 7 управления режим "1" и режим "отладка" и при этом на первом и пфтом выходах регистра 7 появляются у 5 единичные потенциалы. При выполне" нии программы, подлежащей отладке, адреса выполняемых команд находятся между граничащими устройствами на регистрах 1 и 5, следовательно, на выходе первого элемента И 4 будет разрешающий положительный потенциал.Каждая команда записи в ОЗУ ЭВМ сопровождается управляющим потенциалом, который поступает из процессора через первый управляющий вход 26 65 устройства на второй вход элемента И 12, на первый вход которогопоступает положительный потенциал спервого выхода управляющего регистра 7, С выхода второго элемента .И 12положительный потенциал через второйэлемент ИЛИ 11 поступает на управляющий вход третьего узла 9 сравненияи тем самым разрешается сравнениеинформации, набранный на третьемрегистре 8, с содержимым регистра 35адреса записи, входящего в составпроцессора ЭВМ. Содержимое регистра 35 адреса записи через первуюгруппу элементов И 15 и элементов ИЛИ 23 поступит на второй информационный вход третьего узла 9 сравнения. При .совпадении содержимоготретьего регистра 8 с содержимымрегистра 35 адреса записи на выхрдеузла 9 сравнения будет выработанположительный потенциал, который поступает на второй вход пятого элемента И 18, на первый и третий входыкоторого поступают разрешающие потенциалы с выхода первого элемента ИЛИ 10 и первого элемента И 4.Положительный потенциал с выходапятого элемента И 18 через восьмойэлемент И 21 и третий элемент ИЛИ 25поступает на второй управляющийвыход 33 устройства, который соединен с регистром прерывания ЭВМ. Поэтому сигналу ЭВМ, программы которойподлежит отладке, прерывает своюработу и осуществляет вызов вклинивающейся ( авторазрывнойпрограммы,которая в зависимости от отладочногозадания программиста производит эараннее определенные им действия. Аналогично работает устройство и в других режимах,В режиме "2" устройство вырабатывает сигнал прерывания при совпадении номера команды, выбранного на третьем 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 пройдет через элемент И 13 и элемент ИЛИ 23 на опрос третьего узла 9 сравнения.В режиме "3" устройство вырабатывает сигнал прерывания при записи информации в один из регистров общего назначения ЭВМ, номер которого совпадает с номером набранного на третьем регистре 8. Работа устройства в режиме "3" отличается от режиме "1" тем, что при записи в регистр общего назначения ЭВМ вырабатывается управляющий сигнал на входе 28, который через элемент И 14 и элемент ИЛИ 11 поступает на опрос схемы сравнения, на второй вход которой с регистра 36 через вход 31, группу элементов И 17 и группу элементов ИЛИ 23 поступает номер регистра общего назначения.В режиме "4" устройство должно выработать сигнал прерывания при 5 исполнении команды перехода. Работа устройства в этом режиме происходит следующим образомНа четвертом и пятом выходах управляющего регистра 7 устанавливают- О ся положительные потенциалы, С выхода первого элемента И 4 на первый вход элемента И 19 поступает положительный потенциал, так как отладка происходит в определенных границах, 15 заданных на регистрах 1 и 5. При выполнении команды перехода на второй вход элемента ИЛИ 10 с дешифратора команд ЭВМ через четвертый управляющий вход 29 устройства поступает положительный потенциал. Выходной положительный сигнал через седьмой элемент И 20 и элемент ИЛИ 25 поступает в приоритетную систему ЭВМ. Если на пятом выходе управляющего регистра 7 установлен нулевой потенциал, то на выходе элемента НЕ 22 появится единичный потенциал, который поступит на вход элемента И 24.Если при этом на выходе управляющего регистра 7 установлен один из режимов "1", "2" или "3", то появление положительного потенциала на выходе элемента И 18 приводит к появлению сигнала на выходе элемента И 24 и на управляющем выходе 32 устройст- ва. Сигнал с управляющего выхода 32 устройства поступит в управление ЭВМ и вызовет ее останов.Устройство представляет собой эффективное и оперативное, средство, 40 обеспечивающее прерывание отлаживаемой программы при записи в определенную ячейку памяти, при выполнении команд перехода, при выполнении команды, адрес которой заранее указай, при 45 записи в один из регистров общего назначения, номер которого указан заранее.Тем самым, предлагаемое устройство обеспечивает значительное повыше О ние эффективности проведения отладки программ, сокращая в итоге длительность .отладки и увеличивая производительность труда программистов.В качестве базового объекта взя- у та ЭВМ ЕС, в которой отладка программ производится с использованием спецрегистров, входящих в состав ЭВМ, и запись управляющей инфор- мации на них производится с использованием спецкоманд, входящих в отлаживаемую программу. Для отладки требуется перетрансляция программ, подлежащих отладке, с целью постановки ( для отладки и исключения после)отладки ойераторов, обеспечи вающих отладку, что значительно удлиняет и усложняет процесс отладки.Опытным путем установлено, что трудоемкость разработки программ с использованием предлагаемого устройства уменьшается на 10%.Формула изобретенияУстройство для прерывания при отладке программ, содержащее первый и второй регистры, первый и второй узлы сравнения и первый элемент И, выходы первого и второго регистров соединены соответственно с первыми входами первого и второго узлов сравнения, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, первый информационный вход устройства соединен с вторым входом первого узла сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения отладки программ с режиме реального времени, в него введены группа элементов ИЛИ, первый, второй и третий элементы ИЛИ, третий узел сравнения, управляющий регистр, третий регистр, первая, вторая и третья группы элементов И, второй, тре- . тий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы И и элемент НЕ, причем первый выход управляющего регистра соединен с первыми входами второго элемента И, первого элемента ИЛИ и первыми входами элементов И первой группы, второй выход управляющего регистра соединен с первыми входами третьего элемента И, с первыми входами элементов И второй группы и вторым входом первого элемента ИИ, третий выход управляющего регистра соединен с первым входом четвертого элемента Н, первыми входами элементов И третьей группы и с третьим входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, четвертый выход управляющего регистра соединен с первым входом шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И, пятый выход управляющего регистра соединен с вторым входом седьмого элемента И, первым входом восьмого элемента И и входом элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом девятого элемента И, выходы второго, третьего и четвертого элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом третье го узла сравнения, выходы каждого элемента И первой, второй и третьей групп соединены с соответствующими входами элементов ИЛИ группы выходы.962945 12 10 БНИИПИ Заказ 7514/б 9 Тираж 731 Подпис ПП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 и третьего регистра и выходы элементов ИЛИ группы соединены соответственно с первой и второй группами информационных входов третьего узла сравнения, выход которой соединен с вторым вхрдом пятого элемента И, .выход которого соединен с вторыми входами восьмого и девятого элементов И, выход девятого элемента И соединен с первым управляющим выходом устройства, выходы седьмого и восьмого элементов И соединены соот ветственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ,выход,;оторого соединен с вторым управляющим выходом устройства, первый, второй, третий и четвертый управляющие входы устройства соединены соответственно с вторыми входами второго, третье- "го, четвертого и шестого элементов И,выход первого элемента И соединенс третьими: входами пятого и шестогоэлементов И, первый информационныйвход устройства соединен с вторымивходами второго узла сравнения и элементов И второй группы, второй и третий информационные входы устройствасоединены с вторыми входами элементов И первой и третьей групп. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 277410, кл. 6 О 6 Г 9/00, 1970,2, Заявка Японии 53 414971 кл. 6 06 Г 11/00, 1978 (прототип).