新 しいコーポレートデザイン 移 転 に 伴 って ローターバッハはコーポレートデザインの 変 更 にも 踏 み 切 りました コーポレートデザインの 刷 新 と それに 伴 う 活 動 は すべて 2009 年 3 月 末 までに 完 了 する 予 定 です 今 後 のカンパニーイメージは 新 た

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1 NEWS 2009 DEBUGGER, REAL-TIME TRACE, LOGIC ANALYZER THE NEW HEADQUARTERS IN GERMANY ローターバッハの30 年 さらなるイノベーションのために ローターバッハは 成 功 の 歴 史 の 中 で 30 周 年 を 迎 え 2008 年 12 月 には 本 社 を Arcone Technology Center に 移 しました エルゴノミクスに 配 慮 したこの 新 社 屋 は ローターバッハ 技 術 者 チームの 能 力 拡 大 を 促 し TRACE32 製 品 が 持 つ 創 造 力 に 富 んだキャラクターとローターバッハの 優 れた 技 術 サ ポートをより 高 いレベルへと 引 き 上 げ 顧 客 サービスのいっ そうの 向 上 に 貢 献 することをお 約 束 します 1979 年 にたった 1 人 で 設 立 されたローターバッハも 今 や 世 界 中 で 事 業 を 展 開 する 企 業 へと 成 長 し ドイツ 国 内 で 70 人 さらに 全 世 界 の 各 支 社 で 30 人 の 従 業 員 を 抱 えるまでに なりました そのため 大 きい 施 設 への 移 転 は ローターバッ ハが 今 後 も 成 長 を 続 けるうえで 不 可 欠 なことでした できます また 共 有 のオープンスペースも 豊 富 なため スタッ フ 同 士 での 斬 新 なアイデアの 交 換 を 促 し 生 産 性 の 向 上 を 目 指 します ローターバッハでは 職 業 訓 練 コースの 拡 充 を 予 定 している ため それに 適 した 施 設 空 間 の 提 供 も 重 要 であり 計 画 段 階 からこの 要 求 が 盛 り 込 まれていました 顧 客 向 けのトレー ニング 会 議 その 他 のイベントといった 各 種 の 用 途 に 応 じた 部 屋 が 用 意 され どの 部 屋 にも 最 新 のメディア 機 器 が 配 備 されています 独 立 した 食 堂 も 完 備 しており 訪 れたお 客 様 に 有 機 食 メ ニューを 提 供 しています Arcone Technology Center Arcone Technology Center は ミ ュ ン ヘ ン 近 郊 の Höhenkirchen-Siegertsbrunn にローターバッハが 2 年 間 をかけて 建 設 した 施 設 で ローターバッハの 他 にも 中 規 模 のテクノ ロジー 企 業 が 入 居 できるオフィスビルとして 設 計 されまし た 新 しい 本 社 の 拠 点 として Höhenkirchen-Siegertsbrunn を 選 定 するにあたっては ミュンヘンと 空 港 に 近 いことが 決 定 的 な 要 因 でした また 国 内 の 各 アウトバーンにもア クセスしやすく 公 共 機 関 の 便 もいい 立 地 です Arcone Technology Center には ローターバッハのスタッフ が 活 躍 するスペースが 十 分 に 確 保 されており 個 々 人 の 業 務 と 必 要 性 に 応 じて 高 い 自 由 度 で 職 場 環 境 を 整 えることが コンテンツ ETMv3 長 時 間 トレース 実 装 3 コードカバレッジ 7 プロファイリング 8 新 サポートプロセッサ 9 シリアル GigaBit トレースインタフェース 10 ARM CoreSight デバッグ メガレコードロジックアナライザ 14 RTOS デバッグの 最 新 動 向 15

2 新 しいコーポレートデザイン 移 転 に 伴 って ローターバッハはコーポレートデザインの 変 更 にも 踏 み 切 りました コーポレートデザインの 刷 新 と それに 伴 う 活 動 は すべて 2009 年 3 月 末 までに 完 了 する 予 定 です 今 後 のカンパニーイメージは 新 たにデザインされ た 現 代 的 な 配 色 の 独 自 ロゴに 特 徴 付 けられます 旧 ロゴデザ インに 似 た 三 角 形 の 印 象 的 な 新 ロゴが 既 に 使 用 されていま す このデザインでは 伝 統 だけではなく "Leading through Technology" のスローガンのもとに 組 み 込 み 向 け 開 発 ツール 図 2: 新 しい 発 想 を 出 し 合 う 定 例 あるいは 即 席 の 打 ち 合 わせの 場 としての 共 用 オープンスペース 市 場 における 世 界 企 業 としてあり 続 ける 未 来 志 向 企 業 であ ることを 表 現 しています 昨 年 の 2008 年 も 勿 論 躍 進 を 続 けた 1 年 でしたが この 2009 年 のニュースレターでも 昨 年 から 取 り 組 んできた 技 術 的 な 進 展 を 紹 介 します 開 発 環 境 の 効 率 化 をもたらすこ れらの 新 機 能 へのご 興 味 のきっかけになることを 期 待 して います 図 1: 心 地 良 い 空 間 を 作 り 出 すモダンで 採 光 の 良 いワークスペース TRACE32フロントエンドのフローティングライセンス 2008 年 9 月 から ローターバッハは TRACE32 フロントエ ンド 製 品 にフローティングライセンスを 提 供 しています ターゲットハードウェアでの 従 来 型 のデバッグに 加 えて 組 み 込 みソフトウェアのテストには 仮 想 プロトタイプの 利 用 するコアシミュレータや GDB のようなターゲットサーバー もその 対 象 になっています ローターバッハの TRACE32 フロントエンドは 一 般 的 な 組 み 込 みプロセッサアーキテクチャのすべてに 対 応 してお り たとえば ARM および Cortex プロセッサには TRACE32 Front-End for ARM が 用 意 されています すべてのバージョ ンには 対 応 する 最 新 のデバッグ API が 付 属 します( 図 3 を 参 照 ) TRACE32 フロントエンドを 使 用 するには 以 下 の 2 つのラ イセンスモデルがあります : 1.フローティングライセンス 図 3: ARM 対 応 TRACE32フロントエンド は 各 種 の 仮 想 プロトタイプおよび GDBをサポート Reprise License Manager(RLM) を 利 用 し 特 定 数 のフロント エンドライセンスをネットワークで 使 用 できます RLM の 詳 細 については 下 記 のサイトを 参 照 してください: が 増 えています JTAG インタフェースの 代 わりに デバッ グ 機 能 にソフトウェアインタフェース(API)を 利 用 できま す ローターバッハの 最 新 のデバッグソフトウェアフロン トエンドを 使 用 すれば 洗 練 された TRACE32 GUI を 使 用 し てデバッグすることが 可 能 です ソフトウェアフロントエンドは 仮 想 プロトタイプだけで なく 他 のソフトウェアソリューションでのデバッグもサ ポートするように 設 計 されており 半 導 体 メーカーが 提 供 2. USBドングル シングルユーザーライセンスの 場 合 USB ドングルを 利 用 できます 2 NEWS 2009

3 ETMv3 長 時 間 トレース 長 時 間 トレース 高 機 能 なリアルタイムトレースツールを 提 供 している 世 界 のリーディングカンパニーである Lauterbach 社 から 新 た に ARM ETMv3 に 対 応 した 長 時 間 トレース 機 能 を 紹 介 しま す これは TRACE32 のプロファイリングおよびコードカ バレッジ 機 能 を 非 常 に 長 い 測 定 時 間 に 対 応 させるための 新 技 術 です このパートでは 長 時 間 トレース 技 術 のコンセプトと ト レースツールおよび 各 ホストコンピュータに 対 する 技 術 要 件 について 説 明 します 防 対 策 として 万 全 ではありません 生 成 および 出 力 するト レース 情 報 をユーザーが 簡 単 に 定 義 できる ETMv3 のプログ ラマビリティによってトレースパッケージの 数 を 減 らすこ とにより ようやく 万 全 となります たとえば TRACE32 のプロファイリング 機 能 にデータフロー 情 報 は 必 要 ありま せん ポートでトレース 量 が 多 くなる 主 な 原 因 はデータパッ 従 来 型 のトレース ARM ETMv3 トレースとは コアで 実 行 されるプログラムコードについて の 詳 細 な 情 報 を 記 録 する 処 理 です この 情 報 は 通 常 オン チップのトレースロジックによって 生 成 されます ARM コ アの 場 合 このロジック 要 素 は Embedded Trace Macrocell (ETM)として 知 られています このロジックの 最 新 バージョ ンである ETMv3 は 現 在 ほとんどの ARM11 および Cortex コアで 利 用 されています オンチップトレースロジックの 機 能 はトレースデータの 基 礎 となるものですので まずそ の 紹 介 から 始 めましょう ETMv3 は パッケージ 指 向 のトレースログを 生 成 します プログラムの 実 行 時 に 以 下 の 情 報 が 生 成 され トレースパッ ケージで 収 集 されます : プログラムフローパッケージ: コアによって 実 行 されたプログ ラム 命 令 に 関 する 情 報 が 収 められます 主 に ジャンプのター ゲットアドレスや 2つのジャンプ 間 で 実 行 された 命 令 の 数 な どが 該 当 します データフローパッケージ: プログラムによって 読 み 取 り/ 書 き 込 みが 行 われたメモリアドレスや 各 データの 値 が 収 められ ます コンテクストIDパッケージ: オペレーティングシステムが 動 作 中 の 場 合 に プロセス/タスクのIDが 収 められます トレースパッケージは オンチップトレースロジックによっ て トレースポートを 経 由 して 出 力 されます ETMv3 のト レースポートは 一 般 にトレースパッケージ 用 の 8 ピンま たは 16 ピンと 制 御 信 号 用 の 2 ピンで 構 成 されています パッケージ 出 力 の 帯 域 幅 を 最 小 限 に 抑 えるために ETMv3 はトレースパッケージを 圧 縮 します たとえば アドレス はすべて 特 殊 なアルゴリズムによって 短 縮 されます しか し データ 量 がトレースポートの 最 大 帯 域 幅 よりも 大 きい 場 合 には FIFO バッファがオーバーフローし トレースパッ ケージの 一 部 が 失 われる 可 能 性 があります トレース 情 報 を 圧 縮 するだけでは FIFO のオーバーフロー 予 従 来 型 のトレース : まずデータ 採 取 し その 後 解 析 ケージであるため この 情 報 を 制 限 することは 非 常 に 有 効 です 現 在 従 来 型 のトレースは 一 続 きで 実 施 される 次 の 2 つ のステップで 構 成 されます : 1. 記 録 トレースパッケージがトレースポートでサンプリングされ トレースメモリに 格 納 されます 2. 解 析 トレースパッケージがトレースメモリからホストに 転 送 さ れ そこで 展 開 し 解 析 されます 従 来 型 のトレース 手 法 では 保 存 して 評 価 解 析 できる 範 囲 がバッファメモリに 格 納 できるプログラムセクションに 限 られるという 制 限 があります TRACE32 トレースツール のメモリ 深 度 は 現 在 1 ~ 4GB であるため 最 大 3G までの トレースパッケージを 記 録 できます 3

4 記 録 従 来 型 のトレースで 現 実 的 に 問 題 になるのが トレースパッ ケージの 記 録 です 現 在 の ARM コアは 動 作 周 波 数 が 最 大 1GHz であるため 高 速 なトレースポートがないと すべて のトレースパッケージを 損 失 なく 出 力 することは 保 証 でき ません ローターバッハのパラレル ETMv3 用 トレースツールは 最 大 275MHz DDR という 周 波 数 でのパッケージ 記 録 をサポート するため 以 下 のデータ 転 送 速 度 を 扱 うことができます( 図 4 を 参 照 ): トレースパッケージ 用 の16ピンの 場 合 8.8GBit/s トレースパッケージ 用 の8ピンの 場 合 4.4GBit/s 解 析 記 録 されたプログラムセクションを 解 析 するには トレー スパッケージをトレースメモリからホストに 転 送 し 圧 縮 解 除 してから 評 価 する 必 要 があります プログラムフローのトレースパッケージにはプログラム コードは 含 まれないため 解 析 する 前 にプログラムコード を 追 加 する 必 要 があります 使 用 されるのは 以 下 のデータ です : TRACE32ソフトウェアによってJTAGインタフェース 上 でター ゲットシステムのメモリから 読 み 取 られるプログラムコード ユーザーによってTRACE32ソフトウェアにロードされるシン ボル 情 報 およびデバッグ 情 報 ( 図 5を 参 照 ) 長 時 間 トレース 図 4: パラレルETMv3 対 応 のトレースツールはトレースパッケージ 用 16ピン 構 成 で 8.8 GBit/sのデータ 速 度 をサポート ETMv3 用 のシリアルトレースツールでは 最 大 20GBit/s の データ 転 送 速 度 で 記 録 することが 可 能 です シリアルトレー スツールの 詳 細 については 10 ページを 参 照 してください 長 時 間 トレース : データを 記 録 しながら 直 接 解 析 長 時 間 トレースは 記 録 中 および 解 析 中 に 即 時 にトレース パッケージをホストに 転 送 することにより 実 装 されます こ の 場 合 TRACE32 トレースツールのトレースメモリは 基 本 的 に 単 なる FIFO として 使 用 されます 長 時 間 トレースでは 作 成 されるデータ 量 も 膨 大 になるた め トレースパッケージの 解 析 を 記 録 と 並 行 して 行 うこと をお 勧 めします ファイルに 保 存 する 前 にトレースパッケー ジを 圧 縮 する 場 合 でも 通 常 1 時 間 あたりに 収 集 されるデー タ 量 は 最 大 5GB です 同 時 に 記 録 の 終 了 後 には 解 析 にか かる 時 間 を 大 幅 に 見 込 む 必 要 があります たとえば プロ グラム 実 行 に 要 する 時 間 が 2 時 間 のトレースパッケージを 1 つのファイルで 収 集 した 場 合 その 後 で 従 来 型 の 解 析 を 実 行 するには 処 理 能 力 の 高 いホストでも 数 時 間 かかります 長 時 間 トレースで 大 量 のデータを 短 時 間 に 記 録 転 送 解 析 する 場 合 は 以 下 の 条 件 が 必 要 になります : 高 速 なホスト 高 速 なトレースツール コンパクトなデータフォーマット 図 5: シンボルレベルでプログラムフローを 解 析 する 場 合 トレースパッケージ プログラムコード 及 びシンボル/デバッグ 情 報 が 必 要 4 NEWS 2009

5 ジを 高 速 でホストに 転 送 することが 長 時 間 トレースの 新 た な 必 要 条 件 です その 条 件 を 達 成 するために TRACE32 ト レースツールにはギガビット Ethernet インタフェースが 用 意 されています トレースツールをピアツーピアでホスト に 接 続 すると 500MBit/s を 超 える 転 送 速 度 を 得 ることが できます( 図 6 を 参 照 ) 図 6: 長 時 間 トレースではホストと 高 速 なP2Pインタフェースが 必 要 高 速 なホスト プログラムの 実 行 時 にホストでトレースパッケージを 解 析 するには 高 速 なデュアルコアコンピュータが 必 要 です デュアルコアであれば 1 つのコアでトレースパッケージを 受 け 取 り もう 1 つのコアで 並 行 してパッケージを 評 価 す ることができます 解 析 の 際 には トレースパッケージだけでなくプログラム コードも 必 要 です ARM コアの 多 くは CPU 実 行 中 にターゲッ トシステムのメモリからコードを 読 み 取 ることができない ため 長 時 間 トレースの 開 始 前 に TRACE32 ソフトウェアに コードをコピーする 必 要 があります 高 速 なトレースツール 従 来 型 のトレースで 説 明 したように トレースツールは 高 速 なトレースポートで 損 失 なくトレースパッケージをサン プリングする 必 要 があります そして トレースパッケー 現 在 のところ ホストへの 最 大 転 送 速 度 が 長 時 間 トレース のボトルネックになっています つまり 長 時 間 トレース が 機 能 するのは トレースポートでの 平 均 データ 転 送 速 度 がホストへの 最 大 転 送 速 度 を 超 えない 場 合 に 限 られてしま うということです( 図 7 を 参 照 ) ハイピーク 時 の 負 荷 はトレースメモリによってバッファさ れるため 問 題 にはなりません コンパクトなデータフォーマット ホストへの 最 大 転 送 速 度 には 限 界 があるため データ 量 を できるだけコンパクトにすることが 重 要 です データ 量 は 以 下 の 2 つの 要 因 に 左 右 されます : 1. ETMv3 の 最 適 なプログラミング 設 定 2. トレースパッケージのコンパクトなバッファ 処 理 1. ETMv3の 最 適 なプログラミング 設 定 解 析 に 関 連 する 情 報 についてのみトレースパッケージを 生 図 7: 長 時 間 トレースの 動 作 例 (トレースポートの 平 均 負 荷 が500 MBit/s 以 下 の 場 合 ) 5

6 Software 携 帯 端 末 浮 動 小 数 点 演 算 HDD コントローラ トレース 情 報 /1 命 令 0.8 Bit 2.2 Bit 4.3 Bit コア Cortex-A ARM11 ARM9 コア 動 作 周 波 数 500 MHz 300 MHz 450 MHz ト レ ー ス ポ ー ト 周 波 数 DDR 166 MHz 75 MHz 150 MHz RTOS Linux トレースポートの 平 均 データ 転 送 速 度 340 MBit / s 406 MBit / s 798 MBit / s 成 するように ETMv3 をプログラムすれば トレースポート でのデータ 転 送 速 度 に 直 接 的 に 影 響 を 与 えることができま す トレースポートに 対 する 高 負 荷 の 原 因 となっているデー タフローパッケージは 通 常 プロファイリングやコードカ バレッジに 必 要 ではありません その 他 以 下 のような 要 素 もトレースポートでの 平 均 デー タ 転 送 速 度 に 影 響 しますが これらは 残 念 ながら 変 更 不 可 とお 考 えください : ARM コアの 周 波 数 : ARM コアの 周 波 数 が 高 くなるほど 1 秒 あたりのトレースデータも 多 くなります ターゲットシステム 上 のソフトウェア : 何 度 もジャンプを 実 行 してキャッシュでデータや 命 令 を 検 索 するようなソフト ウェアプログラムの 場 合 連 続 する 多 数 の 命 令 を 処 理 して データや 命 令 が 利 用 可 能 になるまで 待 機 することの 多 いソ フトウェアプログラムに 比 べて 1 秒 あたりに 生 成 されるト レースパッケージが 多 くなります 本 ページの 表 は トレー スポートでの 平 均 データ 転 送 速 度 の 測 定 値 の 例 を 示 したも のです データ 転 送 速 度 は コアで 実 行 されるソフトウェ アによる 影 響 がきわめて 大 きいことがわかります それに 比 べると コアの 周 波 数 やアーキテクチャによる 影 響 はさ ほど 大 きくありません 図 8: ローターバッハのETMv3 長 時 間 トレース 対 応 ツール 6 NEWS 2009

7 2. コンパクトなバッファ 処 理 TRACE32 トレースツールのファームウェアは トレースパッ ケージ 出 力 用 の 8 ピンでトレースメモリのパッケージの 記 録 密 度 が 最 適 になるように 強 化 されています まとめ TRACE32 ソフトウェアでは 長 時 間 トレースの 設 定 および 解 析 は Real-Time Streaming(RTS)という 名 前 で 実 施 されます パラレル ETMv3 の 長 時 間 トレース 用 のローターバッハト レースツールは 以 下 の TRACE32 製 品 で 構 成 されます( 図 8 を 参 照 ): PowerDebug II: ホストへのギガビット Ethernet インタフェー スを 提 供 し トレースパッケージを 転 送 します ARM コア 用 のデバッグケーブル : JTAG インタフェース 上 で ETMv3 をプログラムします PowerTrace II: トレースパッケージを 保 存 します 現 在 の 最 大 トレース 深 度 は 4GB です プリプロセッサ AutoFocus II: パラレルトレースポートでト レースパッケージをサンプリングし トレースメモリに 転 送 します 長 時 間 トレースによって ローターバッハはプログラム 実 行 をほぼ 無 制 限 に 解 析 できるトレース 技 術 に 向 けて 重 要 な 一 歩 を 踏 み 出 しました ホストマシンの 高 い 処 理 能 力 はプログラム 実 行 時 においての トレース 情 報 の 解 析 のために 使 われる ハードディスク 容 量 は 記 録 時 間 の 大 きく 延 ばすために 使 われ る ホストプロセッサ 能 力 とハードディスク 容 量 は 何 れも 数 年 後 の 間 に 増 大 していると 予 想 されますので さらにより 複 雑 な 解 析 機 能 を 実 現 できることを 期 待 しています ETMv3 長 時 間 トレース コードカバレッジ 解 析 と 長 時 間 トレース 長 時 間 トレースの 用 途 の 一 つとして システムテスト 中 に すべてのプログラムコードが 処 理 されるかどうかのチェッ クする 機 能 があります TRACE32 ソフトウェアでは この コードカバレッジ 解 析 を 提 供 しています コードカバレッジ 解 析 のために TRACE32 ソフトウェアで は 全 関 数 リストとそれらのコードカバレッジを 提 供 して います 加 えて 条 件 命 令 実 行 の 統 計 サマリも 表 示 可 能 です ( 図 9 を 参 照 ) 図 9: 関 数 とモジュールのコードカバレッジ 表 示 リスト 関 数 名 をダブルクリックすると 関 数 の 詳 細 情 報 が 表 示 されます 未 実 行 のコマンドは 色 付 けされ リニア なコードにおいては テスト 期 間 中 にコマンドが 実 行 された 頻 度 を 見 る ことができます 条 件 命 令 では 条 件 が 満 たされなかったために 何 度 コ マンドがスキップされたのかも 見 る ことができます ( 図 10 を 参 照 ) 従 来 型 トレース 機 能 と 数 秒 間 の 観 測 時 間 では ほんの 短 いプログラムセ クションしか 解 析 できませんでした ETMv3 コアでは 長 時 間 トレース の 導 入 により 効 率 的 でかつ CPU の 実 行 状 態 に 影 響 を 与 えることのな いコードカバレッジ 解 析 が 初 めて 実 現 されました 図 10: 詳 細 な 解 析 結 果 を 表 示 ( 何 回 コマンドが 実 行 されたのか(exec), スキップされたのか(notexec)) 7

8 ETMv3 長 時 間 トレース プロファイリングと 長 時 間 トレース 時 間 制 約 のある 関 数 の 場 合 最 大 時 間 が 定 義 されることも 多 く システムテストでチェックする 必 要 があります 長 時 間 トレースの 機 能 を 使 えばこのチェックを 簡 単 に 行 うこ とができ タイムアウトをすぐに 検 出 することができます 最 初 に 行 うのは 時 間 制 約 のある 関 数 が 最 大 時 間 を 超 えた かどうかのチェックです そのためには プログラムフロー とコンテクスト ID に 関 するトレースパッケージのみを 生 成 するように ETMv3 をプログラムする 必 要 があります これ には 2 つの 理 由 があります : 1. このようにプログラムすると トレースポー トでのデータ 転 送 速 度 を 可 能 な 限 り 低 く 抑 えられる 2. ネストした 関 数 の 正 確 な 解 析 を 妨 げる FIFO のオーバーフローを 防 止 できる 図 11: モジュールおよび 関 数 の 時 間 挙 動 解 析 長 時 間 トレースを 開 始 すると TRACE32 ソフトウェアは 関 数 の 時 間 挙 動 を 解 析 し ます 解 析 されるのは 完 全 テスト 実 行 中 のクロックサイクルの 実 行 時 間 と 回 数 全 体 の 実 行 時 間 に 対 して 関 数 が 占 める 割 合 および 1 命 令 あたりのクロック 数 の 平 均 です( 図 11 を 参 照 ) 各 関 数 の 詳 細 な 解 析 には プログラム 行 の 時 間 挙 動 も 表 示 されます( 図 12 を 参 照 ) 図 12: プログラムラインごとの 時 間 挙 動 の 詳 細 トラブルシューティング 解 析 結 果 により 定 義 した 最 大 時 間 を 一 度 でも 超 えるようであれば その 原 因 は つきとめなければなりません 長 時 間 トレースでは プログラム 実 行 時 にトレースパッケージをファイルに 保 存 するように 設 定 することが 可 能 です 5GB/h のデータ 量 の 場 合 平 均 的 なハー ドディスクに 約 4 日 分 のプログラム 実 行 を 記 録 することができます このトレース 記 録 に 対 して TRACE32 ソフトウェアの 高 速 かつ 高 性 能 な 検 索 機 能 を 使 用 すれば 過 剰 な 関 数 実 行 を 検 出 し 詳 細 な 解 析 結 果 を 表 示 することがで きます( 図 13 を 参 照 ) プログラムフローだけではタイムアウト の 原 因 を 見 つけられない 場 合 従 来 型 の トレースに 戻 り プログラムフローだけ ではなく 全 データフローも 生 成 するよ うに ETMv3 を 設 定 することができます 図 13: 必 要 に 応 じて 最 長 実 行 関 数 をすぐに 表 示 8 NEWS 2009

9 新 サポートプロセッサ New Derivates Andes Technology ARM Broadcom LA-3756 (ANDES) N9 / N10 / N12 LA-7843 (Cortex-A) Cortex-A9 Single Core Cortex-A9 MPCore LA-7760 (MIPS32) BCM3556 BCM7325 BCM471X Luminary Micro Marvell LA-7844 (Cortex-M) LM3S3700 Series LM3S5600 Series LM3S5700 Series LA-7742 (ARM9) 88F F5180N 88F F F6281 LA-7761 (MIPS64) BCM1280 / BCM1480 Microchip LA-7760 (MIPS32) PIC32 CEVA Freescale LA-3711 (CEVA-X) CEVA-X1641 LA-3774 (TeakLite-III) CEVA-TL3210 LA-7732 (ColdFire) MCF5227x / MCF525x LA-7735 (DSP56300) DSP56720 LA-7733 (MCS08) MC9S08ACx / DVx LA-7734 (MPC5200) MPC5121 / MPC5123 LA-7753 (MPC55xx) MPC560xx MPC5633M MPC5668 MPC5674 LA-7764 (PowerQUICC III) QorIQ LA-7736 (MCS12X) S12P S12XF S12XHZ S12XS Infineon LA-7759 (C166S V2) XC2267M-104F XC2287M-104F XC2387M-104F LA-7756 (TriCore) TC1736 / TC1736ED TC1767 / TC1767ED TC1797 / TC1797ED Micronas MIPS NEC NXP Renesas STMicroelectronics Tensilica LA-7760 (MIPS32) VCTH LA-7760 (MIPS32) MIPS74 LA-7765 (ARM11) NaviEngine LA-7835 (V850) V850E V850DX3 LA-7742 (ARM9) LPC29xx LA-7844 (Cortex-M) LPC17xx LA-7758 (SH) SH4A-Multi SH7786 SH7722 SH7723 SH7763 LA-7844 (Cortex-M) STM32F102 LA-7836 (MMDSP) Nomadik STn8820 LA-7753 (MPC55xx) SPC560x SPC563M LA-3760 (XTensa) Xtensa 7 9

10 シリアルギガビットトレースインタフェース 図 14: ARM ETM 対 応 HSSTPのブロック 図 図 15: HSSTP 用 プリプロセッサ シリアルトレースインタフェースは 以 下 の 2 つの 問 題 を 同 時 に 解 決 します : 1. シリアル 転 送 に 必 要 なピン 数 が 少 なくなる 2. ディファレンシャル 伝 送 によってデータ 転 送 が 高 速 化 する シリアル 転 送 の 性 能 が 実 際 にいかに 高 いかを 示 す 例 として 3 つのトレースチャネルのみを 使 用 して DVD の 内 容 すべ てを 3 秒 足 らずで 転 送 できることが 挙 げられます ローターバッハでは このコンセプトの 利 点 を 確 信 し 2007 年 には 技 術 上 の 試 みとして 意 欲 的 に 高 速 シリアルト レースのプロジェクトに 着 手 しました シリアルトレース は 実 用 化 され 2008 年 の 中 頃 からお 客 様 に 提 供 されていま す 現 在 ローターバッハは ARM 社 の High Speed Serial Trace Port(HSSTP)をサポートしています また Freescale 社 の QorIQ(e500 Power Architecture) 用 の 高 速 トレースポー トは すでに 開 発 の 計 画 段 階 に 入 っています プリプロセッサ HSSTP( 図 15 を 参 照 )は 最 大 4 つの 高 速 チャ ネルを 想 定 して 設 計 されています サポートされる 転 送 速 度 は 以 下 の 通 りです : 3チャネルまでの 場 合 チャネルあたり6.25GBit/s 4チャネルの 場 合 チャネルあたり3.125GBit/s トレースデータは Samtec 社 のカスタムコネクタシステム (ERF8 40 ピン)を 介 して 提 供 されます ARM-HSSTP は 転 送 に Xilinx 社 の Aurora プロトコルを 使 用 します パラレルトレースデータは 8 ビットまたは 10 ビッ トでコード 化 され ARM コアでシリアル 化 されます ディ ファレンシャルギガビットトランシーバがケーブルでロー ターバッハのプリプロセッサ HSSTP にデータフローを 送 信 し プリプロセッサがシリアル 転 送 から 元 のパラレルトレー スデータを 復 元 します( 図 14 を 参 照 ) トレースデータが 大 量 になれば それに 応 じて 大 容 量 のト レースメモリが 必 要 になることは 明 らかです これを 可 能 にするのが 4GB までメモリを 拡 張 できる PowerTrace II です パラレルトレースインタフェース 2008 年 パラレルトレースインタフェースのためのサポー トを 主 に DSP などの 数 種 類 のプロセッサアーキテクチャ に 対 し 拡 張 しました 次 のテーブルがその 一 覧 になります この 機 能 拡 張 は ジョイントトレースポートを 備 えるヘテ ロジーニアスマルチコアプロセッサをサポートするために 必 要 な 対 応 でした 12 ページの "CoreSight トレース " の 項 にて 更 なる 情 報 を 参 照 できます パラレルトレースインタフェース 対 応 Preprocessor AutoFocus II Preprocessor AutoFocus II for ARM ETM Preprocessor AutoFocus II for CEVA-X Preprocessor AutoFocus II for MicroBlaze Preprocessor AutoFocus II for PPC4xx Preprocessor AutoFocus II for SHx Preprocessor AutoFocus II for StarCore Preprocessor AutoFocus II for TeakLite-III Preprocessor AutoFocus II for TMS320C55x Preprocessor AutoFocus II for TMS320C64x+ 10 NEWS 2009

11 ARM CoreSightによるデバッグ ARM CoreSight は 異 種 混 在 マルチコアプロセッサを 対 象 に したデバッグおよびトレースのコンセプトの 好 例 です 組 み 込 みシステムで 多 数 のタスクを 処 理 するために 複 数 の コアタイプを 持 つプロセッサの 利 用 が 広 がっています そ うしたシステムを 適 切 にデバッグするには 以 下 の 2 つの 条 件 を 満 たす 必 要 があります : 1. マルチコアプロセッサが 適 切 なオンチップデバッグおよび トレースロジックを 持 っていること 2. 開 発 環 境 が 各 コアのデバッグをサポートするだけでなく インテリジェントなテストおよび 解 析 機 能 によってシステム 全 体 のデバッグもサポートしていること CoreSight デバッグ CoreSight を 利 用 したプロセッサの 場 合 すべてのコアはジョ イント JTAG インタフェース 上 でデバッグされます 代 表 的 なプロセッサの 開 発 環 境 は 以 下 の TRACE32 製 品 で 構 成 さ れます( 図 16 を 参 照 ): USB または Ethernet インタフェース 経 由 でホストに 接 続 した ユニバーサル PowerDebug モジュール ARM11 Cortex-A および Ceva-X の 各 アーキテクチャのラ イセンスがあるデバッグケーブル このパートでは CoreSight のオンチップデバッグおよびト レース 技 術 を 組 み 合 わせた TRACE32 の 開 発 環 境 が これら の 必 要 条 件 をどのように 満 たしているかという 点 について 説 明 します CoreSightの 概 要 CoreSight は ARM 社 がマルチコアプロセッサ 用 に 提 供 して いるオンチップデバッグおよびトレース 技 術 の 名 称 です た だし CoreSight は 固 定 されたロジックブロックとして 設 計 されているのではなく むしろ 組 み 立 てキットのように 多 種 多 様 なコンポーネントを 提 供 します そのため マルチ コアプロセッサの 設 計 者 はデバッグとトレースのために 用 意 する 関 数 の 範 囲 を 定 義 することが 可 能 です CoreSight は 設 定 の 自 由 度 がきわめて 高 くなっています 通 常 適 切 な デバッグおよびトレースオプションをプロセッサに 統 合 す るには ツールメーカーの 専 門 知 識 が 必 要 です ローター バッハの 技 術 者 は 最 新 世 代 プロセッサの 設 計 段 階 におい て 長 年 にわたって 全 世 界 の 開 発 者 にこの 課 題 に 関 する 助 言 を 行 ってきました CoreSight における 組 み 立 てキット 式 のコンセプトが 利 用 される 開 発 ツールにも 影 響 することは 言 うまでもありませ ん プロセッサとその CoreSight コンポーネントの 設 定 が ツールで 認 識 されていれば デバッグは 非 常 に 簡 単 に 行 う ことができます ただし 新 たなプロセッサの 場 合 組 み 立 て 式 のコンセプトではツールに 高 度 な 柔 軟 性 が 求 められ ます CoreSight の 設 定 情 報 はプロセッサから 読 み 取 ること が 可 能 ですが プロセッサの 設 計 者 が 行 った 実 装 の 詳 細 を 明 確 にしなければならない 場 合 も 少 なくありません ここでは 以 下 のような RISC コアの ARM11 Cortex-A Ceva-X DSP で 構 成 される 異 種 混 在 マルチコアプロセッサの 例 で 解 説 します RISC core ARM11 RISC core Cortex-A Ceva-X DSP 図 16: CoreSight デバッグ 対 応 TRACE32 開 発 環 境 異 種 混 在 マルチコアプロセッサでは 各 コアは 通 常 相 互 に 独 立 してそれぞれのタスクを 実 行 します したがって 個 別 に TRACE32 インスタンスを 起 動 して 各 コアをデバッグす ることも 有 効 です( 次 ページの 図 17 を 参 照 ) しかし コアが 連 携 して 正 常 に 動 作 していることをテスト するためには コアにまたがってデバッグを 実 行 できる 必 要 があります そのために CoreSight にはすべてのコアの 同 期 デバッグが 可 能 なクロストリガーシステムが 用 意 され ています このシステムでは コアがブレークポイントで 停 止 すると 他 のコアも 同 期 して 停 止 します つまり ユー 11

12 CoreSightデバッグ 対 応 TRACE32 の 主 要 機 能 CoreSightでマルチコアプロセッサに 柔 軟 に 対 応 ; ARM/Cortex 用 だけではなく DSP 用 のデバッガも 幅 広 くサポート シリアル ワイヤ デバッグポートおよびJTAGポート 接 続 でデバッグ プログラム 実 行 中 の 物 理 メモリおよび 周 辺 レジスタへの アクセス 全 コアおよび 周 辺 機 能 との 同 期 デバッグ あるコアが 省 電 力 状 態 にあっても 他 のコアでは 影 響 な くデバッグ 可 能 図 17: 各 TRACE32インスタンスが 対 応 するコアのデバッグを 開 始 ザーはプログラム 中 の 任 意 の 場 所 で 各 コアのコンテクスト を 簡 単 に 視 覚 化 できるということです マルチコアデバッグに 対 応 したこの 基 本 機 能 の 他 にも TRACE32 には CoreSight の 設 定 を 利 用 する 便 利 なデバッグ 機 能 が 複 数 あります 右 の 囲 み 記 事 に CoreSight デバッグ 用 の TRACE32 の 全 機 能 を 紹 介 しています CoreSight トレース 以 下 の 製 品 を 追 加 する 必 要 があります( 図 19 を 参 照 ): 4GB まで のトレ ー スメモリに 対 応 す る ユ ニ バ ー サ ル PowerTrace II モジュール トレースポートでトレースデータにアクセスするプリプロセッ サ AutoFocus II この 場 合 プリプロセッサ AutoFocus II に は ARM ETM と Ceva-X ETM のトレースライセンスが 必 要 すべてのコアからのトレース 情 報 には 共 通 のインタフェー スも 用 意 されています CoreSight では トレース 情 報 を 生 成 するコンポーネントを 各 コアに 割 り 当 てることができま す 代 表 的 なプロセッサの 場 合 以 下 のコンポーネントが それに 該 当 します : ARM11 および Cortex-A 用 の ARM ETM Ceva-X 用 の Ceva-X ETM( 図 18 も 参 照 ) どのトレースコンポーネントも コアが 実 行 した 命 令 と 処 理 されたデータアクセスについての 情 報 を 生 成 します こ のトレース 情 報 をジョイントインタフェースで 提 供 するた め Funnel によってトレースデータが 単 一 のデータストリー ムに 組 み 入 れられます これがトレースポートで 出 力 され るか またはオンチップトレースメモリに 保 存 されます オフチップトレースポート 18 本 のプロセッサピン( 実 際 のトレース 情 報 に 16 ピン 制 御 信 号 に 2 ピン)を 使 用 して すべてのコアのトレースデー タを 外 部 トレースツールに 出 力 できます TRACE32 による オフチップ 記 録 および 解 析 では 図 16 に 示 した 開 発 環 境 に 図 18: 各 コアはそれぞれ 独 自 のトレース 情 報 を 生 成 12 NEWS 2009

13 図 19: CoreSightデバッグおよびCoreSightトレース 対 応 TRACE32 開 発 環 境 オンチップトレースメモリETB ト レ ー ス ポ ー ト の ピ ン を 節 約 す る 別 の 方 法 と し て CoreSight Embedded Trace Buffer(ETB)として 知 られるオ ンチップトレースメモリが 挙 げられます ただし その 容 量 は 外 部 トレースツールよりもはるかに 小 さく 通 常 は 2 ~ 8KB にすぎません トレースデータを ETB に 保 存 してから JTAG インタフェー ス 上 で 読 み 取 る 場 合 図 13 に 示 したデバッグケーブルには ARM ETB と Ceva-X ETB のトレースライセンスも 必 要 になり ます トレース 解 析 記 録 が 終 了 すると 開 発 者 は 個 々のコアのトレースデー タを 表 示 して 解 析 することができます そのために 各 TRACE32 インスタンスはトレースデータを 共 通 のトレース メモリから 読 み 取 ります ( 図 20 を 参 照 ) コアの 相 互 動 作 を 解 析 するために トレースのディスプレイ は 時 間 と 直 接 関 連 付 けて 全 コアのトレースエントリを 表 示 するように 設 定 することができます たとえば トレースエ ントリを ARM11 のインスタンスで 選 択 する 場 合 残 り 2 つ の TRACE32 インスタンスはその 時 点 でコアによって 実 行 さ れた 命 令 をマークします デバッグオプションの 場 合 と 同 様 に TRACE32 で 利 用 可 能 なトレースオプションも 現 在 の CoreSight の 設 定 によって 異 なります トレースオプションによって 計 画 的 なトラブル シューティングが 容 易 になり 全 体 的 なシステム 性 能 の 解 析 が 可 能 になります 以 下 の 囲 み 記 事 に 各 トレース 機 能 を 紹 介 しています CoreSightトレース 時 の TRACE32の 機 能 CoreSightによるマルチコアプロセッサの 柔 軟 なサポー ト TRACE32は ARM ETMと 各 種 DSP ETMのトレース 情 報 の 解 析 に 対 応 する AMBA AHBバスのバスサイクルのトレース Instrumentation Trace Macrocell(ITM)を 利 用 した ア プリケーションのデータ 出 力 のトレース トレースポートまたはオンチップトレースメモリの ストレージでのトレースデータの 出 力 クロストリガーシステムを 通 じた トレースデータ 生 成 コンポーネントの 相 互 有 効 化 コアごとのトレースデータの 時 間 相 関 での 視 覚 化 コードカバレッジおよび 総 合 的 な 実 行 時 の 解 析 図 20: 各 TRACE32インスタンスで 各 コアのトレースデータを 表 示 13

14 256メガレコード ロジックアナライザ (CAN, FlexRay, LIN). 複 数 のチャンネルをメモリバスを 形 成 するように 結 合 可 能 より 理 解 し 易 くするために デバッガのシンボル 情 報 でシン ボルを 使 ってメモリアドレスを 表 示 電 流 電 圧 測 定 によりアプリケーションのエネルギー 消 費 状 況 を 解 析 スティミュリジェネレータ 機 能 でターゲットシステム 用 のテス ト 信 号 を 生 成 ロジックアナライザを 含 む 典 型 的 なローターバッハ 開 発 環 境 の 構 成 は 以 下 になります: 高 速 で 洗 練 されたデバッガ 図 21: PowerIntegrator II ロジックアナライザ プログラム / データフローのリアルタイムトレースツール PowerIntegrator II は ローターバッハのロジックアナライ ザでさらにもっと 長 い 時 間 の 記 録 を 取 りたいというユーザ から 頻 繁 に 寄 せられていたリクエストに 応 えた 製 品 です 最 大 4GByte のメモリを 装 備 し 102 チャンネル /256M レ コードもの 容 量 を 利 用 できます 使 用 チャンネル 数 を 少 な くし 1G レコード 容 量 として 使 用 できるようにするオプショ ン 機 能 の 計 画 も 進 んでいます 今 ローターバッハのロジックアナライザ 製 品 シリーズは PowerProbe, PowerIntegrator, お よ び 新 PowerIntegrator II の 3 つからなります 何 れのロジックアナライザもトレー スレコード 数 入 力 チャンネルおよび 接 続 方 法 が 異 なりま す ( 詳 細 はテーブルを 参 照 ) アプリケーションに 関 連 のあるデジタル / アナログ 信 号 を 記 録 するロジックアナライザ リアルタイムトレースとロジックアナライザの 記 録 は 時 間 相 関 させることも 可 能 です これにより アプリケーショ ンのあらゆる 詳 細 を 一 目 でチェックすることができます 新 製 品 の PowerIntegrator II は 長 時 間 の 記 録 が 必 要 な 場 面 での 使 用 を 想 定 して 設 計 されています 代 表 的 な 用 途 は シリアルプロトコルの 解 析 です PowerIntegrator II の ホストには 大 量 のデータを 転 送 しなければならないため PowerDebug II のギガビット Ethernet インタフェースを 使 用 する 必 要 があります すべてのデバイスに 記 録 制 御 用 のトリガーユニットが 装 備 さ れています 3 つのカウンタと 4 つのトリガーレベルがあるた め 複 雑 なトリガー 条 件 の 定 義 が 可 能 です もちろん ローター バッハのデバッガまたはリアル タイムトレースツールによるク ロストリガー 処 理 もサポートし ています これにより 定 義 さ れたトリガー 条 件 を 検 出 したデ バイスがどれであるかに 関 係 な く すべてを 同 期 した 状 態 で 開 発 環 境 全 体 を 停 止 することも 簡 単 です すべてのロジックアナライザで は 以 下 の 機 能 が 利 用 可 能 です: 記 録 した 生 データをプロトコ ル 解 析 用 にフォーマット 変 換 PowerProbe PowerIntegrator PowerIntegrator II トレース 深 度 256 K records 512 K records K records チャネル 数 64 / 32 / / / 51 タイミングモー ドサンプリング ステートモード サンプリング 接 続 その 他 100/200/400 MHz 250 / 500 MHz 250 / 500 MHz 100 MHz 200 / 400 MHz 200 / 400 MHz Clip set Stimuli generator, FPGA trace Mictor, Samtec, clip set, standard header Mictor, Samtec, clip set, standard header Stimuli generator 14 NEWS 2009

15 RTOSデバッグの 最 新 動 向 TRACE32 デバッグ 環 境 には 設 定 変 更 可 能 な RTOS デバッガ が 含 まれており リアルタイムオペレーティングシステムで のシンボリックデバッグ 機 能 を 利 用 することが 可 能 です 代 表 的 なオペレーティングシステムにはすべてローターバッハ の 標 準 デバッグ 環 境 で 対 応 済 みであり 追 加 コストは 不 要 で す 今 年 はオペレーティングシステムに 関 して 多 くのニュース がありますが 2008 年 の 最 も 重 大 なイノベーションが 組 み 込 み 設 計 における SMP オペレーティングシステムの 利 用 増 だったことは 間 違 いありません サポートされるマルチコア プロセッサのリストについては 左 下 の 表 を 参 照 してくださ い 毎 年 多 くの 新 しいオペレーティングシステムが 市 場 に 登 場 し 既 存 のオペレーティングシステムも 更 新 されています これ については 右 の 表 を 参 照 してください Linux: 実 行 / 停 止 モードデバッグ 以 下 の 機 能 も 利 用 可 能 になりました Linux: ページブレークポイント TRACE32 ソフトウェアと 適 切 な Linux パッチを 使 用 すると まだロードされていないプログラムコードにソフトウェアブ レークポイントを 設 定 することができます(ページブレーク ポイント) ページブレークポイントは 現 在 ARM および MIPS アーキテクチャでご 利 用 いただけます 図 22: ページドブレークポイント NetBSD: ライブラリサポート TRACE32 RTOS デバッガが NetBSD オペレーティングシステ ムにも 拡 張 され プロセスのデバッグだけでなく ライブラ リ 関 数 のデバッグも 可 能 になりました TRACE32 GUI での JTAG と GDB のデバッグ 切 り 替 えが SH アーキテクチャでもサポートされるようになりました 新 サポートRTOS ARM アーキテクチャでは デバッグ 通 信 チャネル(DCC)も 使 用 して GDB デバッグと Linux のターミナルウィンドウを 同 時 に 使 用 できるようになりました SMP オペレーティングシステムサポート Linux, QNX, Symbian, ThreadX For the Following Processors ARM11 MPCore ARM ARTX-166 for C166 Linux for Andes, ARC and MicroBlaze LynxOS 4.0 for PowerPC LynxOS 5.0 for PowerPC LynxOS-SE for PowerPC Nucleus for Andes and MicroBlaze OKL4 for ARM QNX 6.4 for ARM, PowerPC, SH and XScale RTEMS for ColdFire planned planned planned planned Cortex-A9 MPCore ARM RTX-ARM for ARM MIPS34K MIPS Technologies ThreadX for Xtensa MPC8572 Freescale Windows CE 6.0 for MIPS MPC8641D Freescale Xikernel for PowerPC planned SH7786 Renesas mclinux for Blackfin 15

16 STM32F1xx 対 応 CombiProbe CombiProbe Luminary Micro Microchip NXP STMicroelectronics Stellaris processors with ITM PIC32 with 4-bit IFLOW-Trace (program flow) LPC17xx with 4-bit ETMv3 (program flow) and ITM STM32F1xx with 4-bit ETMv3 (program flow) and ITM 図 23: POWER DEBUG INTERFACE / USB 2とCombiProbe CombiProbe は ETM と ITM を 使 用 す る ST Microelectronics 社 の STM32F1xx プロセッサにとって 理 想 的 な 開 発 ツールです これにより 従 来 は 高 性 能 な ARM プロセッ サでしか 利 用 できなかったデバッグおよびトレースのオプ ションが 低 価 格 でコンパクトサイズの Cortex-M3 でも 使 用 できるようになりました 中 速 で 動 作 する トレースポート 帯 域 の 狭 いコア 用 に 開 発 さ れた CombiProbe は 特 製 デバッグケーブルと 128MB トレー スメモリを 備 えています 通 常 CombiProbe はユニバーサ ルな PowerDebug モジュールに 接 続 して 使 用 します( 図 23 を 参 照 ) STM32F1xx プロセッサでは, CombiProbe は 次 の 機 能 が 利 用 できます: 標 準 的 な JTAG デバッグポートおよびシリアル ワイヤ デバッ グポートでデバッグ ETMv3 でプログラムフロートレース ITM で 指 定 されたデータアクセスあるいは 特 定 アプリケー ションのデータをトレース CombiProbe の 設 定 によって 記 録 中 にトレースデータをホ ストに 転 送 することができます このデータは リアルタ イムで 処 理 することもディスクに 保 存 することも 可 能 です 上 記 の 表 は CombiProbe でサポートされる 追 加 のプロセッ サアーキテクチャを 一 覧 化 したものです 世 界 の 支 社 Germany Lauterbach GmbH Phone info@lauterbach.com USA East Lauterbach Inc. Phone info_us@lauterbach.com USA West Lauterbach Inc. Phone info_us@lauterbach.com France Lauterbach S.A.R.L. info_fr@lauterbach.fr UK Lauterbach Ltd. Phone info_uk@lauterbach.com Italy Lauterbach Srl Phone info_it@lauterbach.com China Suzhou Lauterbach Technologies Co. Ltd. Phone info_cn@lauterbach.com Japan Lauterbach Japan Ltd. Phone info@lauterbach.co.jp And represented by competent partners in all other countries! I.P. 16