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为“别人的设计”(SED)问题进行除错

2019-09-24 Dwight Bues, EE Times Guru 阅读:
你曾经不得不去除错或改善“别人的设计”(Someone Else's Design;SED)吗?你如何剥茧抽丝地找到问题发生的根源,以及如何发挥你的工程专业,解决那些棘手的问题?

一位知名的喜剧演员曾经创造了这句流行用语──“我很不喜欢这种感觉!”(I hate it when that happens!!!)。我其实完全能够了解那种感受。每一次当我不得不去破解、除错或改善“别人的设计”(Someone Else's Design;SED)时,我相信自己都说了这句话。Usuednc

有一天,我的老板给了我一个任务,要我去弄清楚一个基于VMEBus的处理器接口盒究竟是哪里出错了。由于这是在1990年代那个桌面计算机独大的“黑暗时代”(Dark Ages),这个接口盒中有一款摩托罗拉(Motorola) 68010微处理器,并采用汇编语言(而非C语言、JAVA或HTML)进行编码。我们所做的事就是将两个6RU机架高、以绕线连接且基于7400逻辑电路的客制化接口盒置入一个5RU高的VMEBus盒中,并使其维持与两个HP1000 Fast Fortran处理器的连接。Usuednc

这个界面盒表面平滑:前方的触控面板用于执行处理器的状态,并显示从接口所记录到的数据信息等。但这个接口盒原本面临的问题就十分吊诡──想想看,你如何能将10磅的东西放在承重仅5磅的袋子里?从封装、布线、后面板的连接器、电源以及冷却器看来都很正常。但问题是,为了尽量地节省机架空间等,设计人员采用了超越其能力所及的组装语言进行编码作业。Usuednc

原来的接口仅建置了‘L’模式。新的VMEBus设计则同时建置‘L’和‘S’模式,使复杂度增加了4倍。在‘L’模式下,每125微秒从144bit的数据框架下提取DF和NV位,使L模式成功地完成建置。Usuednc

然而,‘S’模式是一种新的编码方式。这种模式则是每四个193位、125ms提供一个DF和NV位。测试此模式后发现无法顺利运作。我怀疑问题就出在以汇编语言编码的逻辑电路建置上。我后来打了几次电话询问才知道当初的设计人员已经离职了,现在完全没人可回答有关他这一设计的任何问题了。Usuednc

我只好开始研究汇编程序码,发现设计人员对于所做的一切都进行了完整的建文件作业。但有关汇编语言所要解决的最大难题通常都跟“子程序”(subroutine)语言有关。如果你看到布满‘JSR’和‘RTS’的程序代码,你可就很难追踪到原来的逻辑建置作业了。很快地你就会发现,子程序存取作业也需要用到一些CPU周期来执行。而这就是在编写汇编语言时用于进行控制的关键参数。至于处理中断服务程序(ISR)就更棘手了,因为只要外部中断一发生,ISR就会随时启动执行。Usuednc

最后我终于发现,大部份用于寻找DF和NV的逻辑是透过ISR内部所执行的,每512微秒执行两次ISR作业。现在我几乎就要解决这个问题了。我找到了Motorola Assembler手册,然后开始增加执行ISR所需的CPU指令周期,接着就发现其中一个ISR无法在下一次中断发生前完成指令作业,因而不断地耗用CPU堆栈中的缓存器,直至内存耗尽后当机。Usuednc

实际动手进行修复可不简单。我花了一个多月的时间重新建置ISR,使ISR内部仅执行关键的指令集,并建立了一个可立即储存中间计算值的方式,以便使这些值也可用于ISR外部。Usuednc

这些修改终于完成且经测试过了,而这款接口盒在那之后还用了好多年。我自己对于这一点成绩也一直感到相当自豪。Usuednc

 (原文发表于ASPENCORE旗下EDN姐妹媒体EETimes,参考链接:The SED Problem,编译:Susan Hong)Usuednc

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