[发明专利]多层追踪

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求题为“Multi-Tier Trace”的2012年12月27日提交的美国临时专利申请序列号61/746,390的优先权，其内容通过引用由此被并入。

技术领域

本公开涉及用于计算机处理系统中的追踪解决方案的方法和系统。更具体地，本公开涉及用于多层追踪体系结构的方法和系统，所述多层追踪体系结构用于在实时系统中观察和追踪一个或多个计算机处理单元。

背景技术

对于软件调试或性能分析而言，追踪流程使得能够实现被监视程序流程的重构，并且因此对在特定软件问题出现之前确定发生哪种类型的事件有用。追踪系统或体系结构被用来观察较高层上的实时控制系统（例如汽车电子控制单元ECU）的行为。此类实时控制系统从传感器获得输入值，控制算法根据该输入值来计算致动器值。所有这些值都是所谓的信号，其需要被观察以便分析系统行为。

图1是图示出用于计算机系统10的常规追踪体系结构的高级框图。常规追踪系统被实施在微芯片上且可以包括具有追踪适配器12a的一个或多个中央处理单元（CPU）12、具有本地追踪适配器14a的一个或多个总线14以及被耦合以从所述一个或多个CPU 12和所述一个或多个总线14接收追踪数据的追踪单元16。追踪单元16还包括用于生成追踪数据的消息发生器18和用于将生成的追踪数据封装的消息封装器20。消息封装器20然后将封装的追踪数据提供给复用器或复制器22，复用器或复制器22提供用以专有地或并行地向不同目标输出数据的选项。封装的追踪消息然后被输出到片上追踪缓冲器24或者经由片外追踪接口26和管脚28被输出芯片外（未示出）。遵循这种方法的典型体系结构是ARM的CoreSight、Infineon的MCDS和符合Nexus标准的体系结构。

诸如图1中所示的追踪单元的常规追踪单元具有若干缺点。常规追踪单元追踪CPU和总线的活动并将相同的流用于封装的追踪消息，所述封装的追踪消息然后被输出到片上缓冲器和/或经由管脚被输出到片外接口。常规追踪单元的一个缺点是有限的带宽，其使追踪仅限于没有或仅具有少数数据访问（例如通过地址范围来准许）的程序流程。为了在其中期望在长时间段内追踪所有芯片内部活动的硬实时系统中发现突发的错误，要求较大芯片面积和/或交替封装（alternate packaging）、板设计和/或加工的高速接口是成本过高的。

另外，常规芯片具有带有有限带宽的追踪接口，其允许用于没有或仅具有少数数据访问的程序流程的追踪。然而，对于以高频率运行的多核设备而言，即使这种方法也不再是经济上可行的。

另一选择是具有小的片上追踪缓冲器和强大的触发逻辑，其中，追踪单元被配置成使用片上缓冲器作为环形缓冲器，并且当其到达触发器时停止追踪记录。典型的错误情况是程序由于错误的地址指针而向被禁止或不允许的位置写入数据值。在这种情况下，用于停止追踪的触发器将被定位在被禁止的地址上。这种方法在其中导致该效果的根本原因在该效果之前不久发生的情况下是有帮助的，并且可以在发生该效果时触发，该效果然后在追踪中被捕捉。然而，这种方法并不是对于所有情况而言都是理想的，尤其是当需要错误的较长上下文时，例如层级N上的特定功能在哪个任务中被调用以及为什么被调用。对于此类信息而言，需要较长的历史。

另外，存在具有不止一个的并行的追踪单元（Trace Unit）、MSG封装器、FIFO和片上管脚路径的追踪体系结构。然而，这些路径专用于特定CPU、总线或子系统，并且不能被用来利用适合于不同的输出目标片上追踪缓冲器和片外追踪接口的不同追踪单元设置来观察相同的CPU、总线或子系统。

因此，常规追踪单元的当前体系结构不足以支持对长历史追踪的观察，并且常规追踪系统由于高架配线和有限的追踪存储器带宽而不能被容易地扩展。

因此，存在对不显著增加需要的成本、效率或观察单元的用于追踪较长历史上下文的多层追踪体系结构的系统和方法的需要。更具体地，需要一种将用于较低带宽追踪信息和高带宽追踪信息的追踪数据输出分离的多层追踪体系结构。

发明内容