有人認為要是您在凌晨三點最終發(fā)現(xiàn)了困擾您多日可又一直找不到的程序錯誤，那真是再沒有比這更高興的編程經(jīng)歷了。請注意，我們的開心源于找到了漏洞，而不是解決問題。這是因為您一旦真正了解了為什么會存在程序錯誤，那么糾正錯誤就是一件小事了。如果您過去用了錯誤的方法，那么現(xiàn)在就要用正確方法；如果您的輸入有誤，現(xiàn)在就可以進行整理；如果您假定系統(tǒng)有錯誤，那么就改正它，并認真在整個代碼中進行相應(yīng)修改。
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當(dāng)然，當(dāng)英雄的時候很風(fēng)光，不過找程序錯誤并不是程序員真正的滿意源。請設(shè)想您要在花園中挖一道溝，并在其中鋪設(shè)噴水裝置管線。如果您遇到一塊石頭擋住去路，那么我們可在石頭四周挖土，讓石頭松動移位，這就解決了問題。如果石頭太大，那么重新設(shè)計布局也很有意思，這樣您就可以完全避開石頭。不過移開石頭的快樂并不是挖溝的目的所在。在認真想想，您的目的其實也不是安裝噴水裝置。您的目標(biāo)是為您自己或為了讓您的配偶高興而建設(shè)美麗的花園。
編程的情況與之類似。實時系統(tǒng)故障排除的過程可能遇到很困難的程序錯誤。經(jīng)驗豐富的程序員知道不會有太多工具幫忙找到并了解程序錯誤。不幸的是，隨著系統(tǒng)變得越發(fā)復(fù)雜，傳統(tǒng)的故障排除工具不再像其過去那樣有效。我們不妨設(shè)想開發(fā)實時視頻處理設(shè)備（如攝像機）的情況。即便您采購到速度足夠快的邏輯分析器，具備足夠的通道來觀察媒體處理器，但由于大部分重要工作都發(fā)生在專用引擎和內(nèi)部高速緩存及存儲器中，您還是難以對其進行跟蹤。您對處理器的可視程度是有限的。即便您為處理器找到了電路內(nèi)仿真器 (ICE)，但要想在攝像機等小型便攜式設(shè)備中安放探針插件仍是不可能的。
上述所有原因解釋了許多處理器廠商已經(jīng)開始在芯片上直接集成調(diào)試功能的原因。您可利用原型規(guī)劃出您的設(shè)計，這樣您就可以訪問設(shè)備的各種組件；但是，仍會有一系列實時問題存在--也就是那些您的客戶會遇到而您在實驗室中又難以再現(xiàn)的問題，您只能在生產(chǎn)設(shè)備中才能進行觀察。
在JTAG 基礎(chǔ)上工作
集成調(diào)試外設(shè)已經(jīng)推出一段時間了。舉例來說，JTAG 仿真為觀察處理器的內(nèi)部實現(xiàn)了偽實時可視性，這就使開發(fā)人員能夠讀寫存儲器或寄存器，抑或控制/監(jiān)控處理器的執(zhí)行。但是，JTAG 的主要問題在于，它是用正在被測試的處理器進行上述操作的。即便像察看寄存器集或單個存儲器地址這樣的簡單操作也會影響認真優(yōu)化過的管道流程，感染緩存，破壞脆弱的實時定時，屏蔽甚至模擬錯誤，這就會大幅改變處理器的執(zhí)行。
新系列處理器提供了更先進的調(diào)試外設(shè)，可為處理器內(nèi)部進行的核心操作提供更高的可視性，從而增強了 JTAG 功能。外設(shè)不再需要接受測試的內(nèi)核來執(zhí)行額外的工作，而是自己與內(nèi)核并行執(zhí)行，通�？梢栽L問全部系統(tǒng)寄存器、存儲器，甚至可以控制處理器自身的執(zhí)行。這樣，我們就在不打擾操作的情況下獲得了深入內(nèi)核的可視性，乃至能夠監(jiān)控代碼高度優(yōu)化過的部分。
毫無疑問，軟件開發(fā)人員最可怕的噩夢就是不斷出現(xiàn)程序錯誤。不管出于何種原因，只要客戶使用就出問題，但在實驗室中卻無法重復(fù)問題。開發(fā)人員常常甚至不能進行事后的調(diào)查分析重建崩潰情況，因為存儲器內(nèi)容已經(jīng)刪除，數(shù)據(jù)也被破壞。開發(fā)人員切實需要的是類似飛機上安裝的"黑盒子"，它能夠在崩潰后幸存下來，記錄下所有所需數(shù)據(jù)，并將時鐘撥回原來位置。隨著調(diào)試外設(shè)的最新發(fā)展，這種黑盒子現(xiàn)在已經(jīng)成為可能。
一些實現(xiàn)黑盒子常見的調(diào)試外設(shè)可做到實時數(shù)據(jù)交換、復(fù)雜觸發(fā)、多處理器支持、時間關(guān)鍵性中斷屏蔽、自動跟蹤等，并具備能夠準確而細致地重建設(shè)備任何時間點狀態(tài)的工具。
實時數(shù)據(jù)交換
一個簡單而非常實用的工具就是能夠讀取或?qū)懭氪鎯ζ�，同時又不會導(dǎo)致被測試的處理器停止或中斷其操作。在您放置斷點時，是用斷點操作碼替代一個代碼字節(jié)。斷點很復(fù)雜時，不具干擾性的存儲器存取非常有用；如果您希望在中斷前執(zhí)行x次代碼，或者特定的變量為具體值或在某一范圍內(nèi)（監(jiān)視點）時，那么這就非常有用了。如果處理器必須停下操作才能進行每次比較，那么不僅執(zhí)行每次比較要占用循環(huán)，而且比較本身也會影響指令和存儲器緩存。如果斷點在一個時間關(guān)鍵性的優(yōu)化環(huán)路中，那么其造成的緩存效率低下就會導(dǎo)致代碼無法滿足實時期限的要求，而這也正是它與有效代碼的差距所在。如果監(jiān)視點和其他系統(tǒng)組件爭用存儲器總線的話，那么就會造成更大干擾。
無干擾性存儲器存取可實現(xiàn)更高效的斷點。不用斷點操作碼，而是由調(diào)試外設(shè)來監(jiān)控程序計數(shù)器并與處理器并行執(zhí)行比較，同時不致影響緩存或程序定時。使用斷點操作碼的另一問題是指令緩存反映的是斷點操作碼而不是被替代的字節(jié)。當(dāng)您恢復(fù)執(zhí)行您同斷點操作碼所交換的字節(jié)時，整個緩存會因此而失效。由于監(jiān)視點在寄存器或內(nèi)部存儲器上，調(diào)試外設(shè)會等待存儲器總線再次變得可用，抑或也可具備其自己的專用總線。在上述兩種情況中，外設(shè)都不會與測試中的系統(tǒng)發(fā)生競爭。
還要考慮采用反選監(jiān)視點的情況。假設(shè)本地變量破壞的情況。我們設(shè)置標(biāo)準監(jiān)視點在每次變量修改時觸發(fā)中斷，這就讓您必須察看所有有效的修改才能找到導(dǎo)致錯誤的因素。如果反選監(jiān)視點，也就是說只跟蹤或觸發(fā)發(fā)生在代碼功能外的修改，那么您就能大幅減少必須親自評估的修改數(shù)量，這就提高了您找到出錯修改的速度。
實時數(shù)據(jù)交換對于微調(diào)算法也是非常實用的。舉例來說，根據(jù)特定的一組揚聲器調(diào)節(jié)音頻算法，或根據(jù)圖像傳感器調(diào)節(jié)視頻算法，這比重新編譯代碼并重新下載要節(jié)約大量時間。您還可以手動破壞數(shù)據(jù)流或代碼，抑或用已知有問題的值預(yù)先載入寄存器和存儲器啟動會話，從而測試代碼的穩(wěn)健性。舉例而言，在視頻應(yīng)用中，您可以破壞一段進入的視頻流，看看編碼器或解碼器如何應(yīng)付違反預(yù)計格式的數(shù)據(jù)。同時改變大塊數(shù)據(jù)直接而方便：將數(shù)據(jù)分組成單個對象中，由指針引用，改變對象的臨時實例，隨后改變指針，以剛輸入的數(shù)據(jù)引用臨時實例。
共同工作
隨著處理器變得日益復(fù)雜，多處理器調(diào)試支持變得更為重要。舉例而言，攝影機需要進行實時編碼。這是挑戰(zhàn)性很高的任務(wù)，可能要求處理器具備雙內(nèi)核或混合 DSP + RISC 的結(jié)合，將圖像從控制/應(yīng)用處理中劃分出來。
但是，如果您將幾個處理器或單個處理器與多個加速器或片上引擎相集成，那么調(diào)試本身就會變得更為困難。在雙內(nèi)核實施中，大多數(shù)調(diào)試工具在顯示寫入特定存儲器位置的內(nèi)容時不會指明具體核心。調(diào)試外設(shè)使您能夠監(jiān)控總線，使之像存儲器一樣共享資源，并為您提供明確執(zhí)行寫入的處理器所需的資源<!-- adcode -->
