基于模擬器的中央處理器指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于模擬器的中央處理器指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法，屬于處理器【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的步驟為：一、整理中央處理器中的DataSheet，在Excel中寫出測(cè)試項(xiàng)目；二、對(duì)Excel表進(jìn)行解析，生成實(shí)機(jī)工具用腳本文件和待測(cè)CPU能夠識(shí)別的匯編文件；三、利用實(shí)機(jī)工具運(yùn)行腳本文件，得實(shí)際結(jié)果；四、利用硬件模擬器運(yùn)行匯編文件，得模擬結(jié)果；五、利用解析器轉(zhuǎn)換實(shí)際結(jié)果和模擬結(jié)果為統(tǒng)一格式；六、比較步驟五統(tǒng)一格式后的實(shí)際結(jié)果和模擬結(jié)果，生成最終檢證結(jié)果。本發(fā)明理論上可以支持對(duì)任意型號(hào)的CPU進(jìn)行檢證，且無需通過待模擬硬件產(chǎn)品的實(shí)機(jī)得到實(shí)際結(jié)果就能對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行檢證，可以和任意模擬器配合進(jìn)行測(cè)試，檢證手段豐富。
【專利說明】基于模擬器的中央處理器指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于處理器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于硬件模擬器平臺(tái)用于中央處理器 功能測(cè)試的自動(dòng)測(cè)試方法，特別是一種用于中央處理器所支持的指令集功能的自動(dòng)測(cè)試方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在處理器的開發(fā)過程中，對(duì)其功能進(jìn)行準(zhǔn)確而嚴(yán)密的測(cè)試是十分關(guān)鍵的。QEMU開 源社區(qū)中的Laurent Vivier提供了一套針對(duì)特定型號(hào)CPU (摩托羅拉68020)的自動(dòng)測(cè)試 工具。該套自動(dòng)測(cè)試工具包含以下內(nèi)容：
[0003] I) tester-gen軟件，利用實(shí)際的CPU運(yùn)行測(cè)試用例集，用于得到測(cè)試用例集的實(shí) 機(jī)運(yùn)行結(jié)果；
[0004] 2) m68k-tester軟件，利用已經(jīng)模擬實(shí)現(xiàn)的CPU的QEMU模擬器運(yùn)行測(cè)試用例集，得 到豐吳擬結(jié)果；
[0005] 3)摩托羅拉68020的測(cè)試用例集；
[0006] 4)運(yùn)行測(cè)試用例集的測(cè)試腳本。
[0007] 該套自動(dòng)測(cè)試工具的測(cè)試流程參看圖1，其具體的運(yùn)行方式如下：
[0008] 1)利用tester-gen軟件在實(shí)際安裝了摩托羅拉68020的CPU的機(jī)器上運(yùn)行測(cè)試 用例集，得到實(shí)機(jī)運(yùn)行結(jié)果（之后簡(jiǎn)稱實(shí)際結(jié)果）；
[0009] 2)利用m68k-tester軟件和已經(jīng)模擬實(shí)現(xiàn)的CPU的QEMU模擬器一起編譯，得到 m68k-te Ster可執(zhí)行文件，運(yùn)行測(cè)試用例集，得到模擬結(jié)果（之后簡(jiǎn)稱模擬結(jié)果）；
[0010] 3)比較實(shí)際結(jié)果和模擬結(jié)果，得到模擬CPU功能測(cè)試的檢證結(jié)果。
[0011] 該套自動(dòng)測(cè)試工具有以下不足，
[0012] 1、測(cè)試用例集應(yīng)用范圍狹隘，原因在于：
[0013] 1)工具自帶的測(cè)試用例集只支持摩托羅拉68020的CPU指令集；
[0014] 2)測(cè)試用例集中每一個(gè)測(cè)試用例的格式是特殊格式，測(cè)試用例集的創(chuàng)建方法沒有 公開，除作者外沒有人可以追加、修改測(cè)試用例集；
[0015] 3)工具自帶的測(cè)試用例集只支持對(duì)摩托羅拉68020的數(shù)據(jù)寄存器和地址寄存器 進(jìn)行檢證，不支持地址寄存器尋址和其他狀態(tài)寄存器的檢證；
[0016] 4)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果，發(fā)現(xiàn)工具自帶的測(cè)試用例集中存在錯(cuò)誤，導(dǎo)致得到的模擬 結(jié)果不正確。
[0017] 2、檢證手段單一，原因在于：
[0018] 1)必須有待模擬硬件產(chǎn)品的實(shí)機(jī)才能取得對(duì)比數(shù)據(jù)；
[0019] 2)必須配套QEMU模擬器進(jìn)行測(cè)試。
[0020] 經(jīng)檢索，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01110439714. 9,申請(qǐng)日為2011年12月23日，發(fā)明創(chuàng)造 名稱為：用于處理器的指令集批量測(cè)試裝置與方法，該申請(qǐng)案公開了一種用于處理器的指 令集批量測(cè)試裝置（裝置構(gòu)成參看圖2)，包括測(cè)試用例批量管理裝置、源文件編譯裝置、配 置文件解析裝置和調(diào)試裝置，測(cè)試用例批量管理裝置用于對(duì)測(cè)試用例進(jìn)行管理，生成測(cè)試 用例集，建立測(cè)試配置文件，并將測(cè)試用例或測(cè)試用例集輸出到源文件編譯裝置，將測(cè)試配 置文件輸出到配置文件解析裝置；該申請(qǐng)案利用配置文件解析裝置生成自動(dòng)測(cè)試腳本，自 動(dòng)執(zhí)行大量的測(cè)試工作并給出測(cè)試結(jié)果，使用戶免于編寫測(cè)試腳本；通過構(gòu)建測(cè)試用例批 量管理裝置對(duì)測(cè)試用例庫(kù)進(jìn)行有效的組織、管理和維護(hù)。但該申請(qǐng)案存在以下不足：
[0021] 1)只能針對(duì)實(shí)際存在的處理器進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)用范圍窄；
[0022] 2)測(cè)試用例使用XML，HTML，XHTML等語(yǔ)言撰寫，需要測(cè)試用例的設(shè)計(jì)者掌握應(yīng)用 上述編程語(yǔ)言的能力，對(duì)于測(cè)試用例設(shè)計(jì)者的要求較高；
[0023] 3)對(duì)于處理器中種類繁多的寄存器和各種類型的地址尋址方式，不能很好地進(jìn)行 測(cè)試；
[0024] 4)不能簡(jiǎn)單改造達(dá)到針對(duì)模擬器的中央處理器的測(cè)試，原因在于，其一通過模擬 器實(shí)現(xiàn)的中央處理器的接口和物理實(shí)際存在的中央處理器接口不一致，物理實(shí)際存在的中 央處理器接口可以直接運(yùn)行可執(zhí)行程序，而基于模擬器的中央處理器是運(yùn)行于一個(gè)操作系 統(tǒng)，通過指定的命令和數(shù)據(jù)格式運(yùn)行可執(zhí)行程序；換句話說，對(duì)物理實(shí)際存在的中央處理器 是程序與cpu之間的通訊；而對(duì)基于模擬器的中央處理器在程序與CPU之間還存在一個(gè)操 作系統(tǒng)，需要額外的增加接口才能實(shí)現(xiàn)程序與基于模擬器的中央處理器的通訊。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0025] 1?發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0026] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)對(duì)中央處理器進(jìn)行功能自動(dòng)測(cè)試時(shí)存在的：1) 測(cè)試用例集應(yīng)用范圍窄；2)檢證手段單一的問題，提供了一種基于模擬器的中央處理器指 令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法，本發(fā)明提供的技術(shù)方案理論上可以支持對(duì)任意型號(hào)的CPU 進(jìn)行檢證，且無需通過待模擬硬件產(chǎn)品的實(shí)機(jī)得到實(shí)際結(jié)果就能對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行檢證，可 以和任意模擬器配合進(jìn)行測(cè)試，檢證手段豐富。
[0027] 2?技術(shù)方案
[0028] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0029] 本發(fā)明的基于模擬器的中央處理器指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法，其步驟為：
[0030] 步驟一、整理中央處理器中的Datasheet，在Excel中寫出測(cè)試項(xiàng)目；
[0031] 步驟二、利用腳本對(duì)步驟一所得Excel表進(jìn)行解析，生成實(shí)機(jī)工具用腳本文件和 待測(cè)CPU能夠識(shí)別的匯編文件；
[0032] 步驟三、利用實(shí)機(jī)工具運(yùn)行步驟二生成的腳本文件，得實(shí)際結(jié)果；
[0033] 步驟四、利用硬件模擬器運(yùn)行步驟二生成的匯編文件，得模擬結(jié)果；
[0034] 步驟五、利用解析器轉(zhuǎn)換步驟三所得實(shí)際結(jié)果和步驟四所得模擬結(jié)果為統(tǒng)一格 式；
[0035] 步驟六、比較步驟五統(tǒng)一格式后的實(shí)際結(jié)果和模擬結(jié)果，生成最終檢證結(jié)果。
[0036] 更進(jìn)一步地，步驟一中寫入Excel的測(cè)試項(xiàng)目個(gè)數(shù)M由測(cè)試指令的操作數(shù)類型m、 操作數(shù)長(zhǎng)度n、CCR有效位數(shù)X和普通指令測(cè)試條數(shù)y確定。
[0037] 更進(jìn)一步地，步驟一中測(cè)試項(xiàng)目個(gè)數(shù)M的計(jì)算公式為：
[0038] M=m^n^x+yo
[0039] 更進(jìn)一步地，步驟一所述的Excel表中包括[No.]列、[Execute Assembler]列、 [.S]列、[.CMM]列和[CCR Mask]列，Excel表中每一行為一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目在 [No.]列填寫測(cè)試項(xiàng)目序號(hào)，在[Execute Assembler]列填寫測(cè)試對(duì)象，在[.S]列填寫硬件 模擬器上運(yùn)行的匯編語(yǔ)言指令，在[.CMM]列填寫用于生成實(shí)機(jī)工具用的腳本文件內(nèi)容，在 [CCR Mask]列填寫CCR寄存器在測(cè)試項(xiàng)目完成后的期待值有效位。
[0040] 3?有益效果
[0041] 采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果：
[0042] (1)本發(fā)明的基于模擬器的中央處理器指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法，通過預(yù) 設(shè)期待結(jié)果、執(zhí)行(PU指令和操作數(shù)構(gòu)成的命令得模擬結(jié)果、比較期待結(jié)果和模擬結(jié)果來 檢證CPU指令集，不僅可以根據(jù)CPU的datasheet整理出腳本自動(dòng)生成所有測(cè)試項(xiàng)目需要 用的命令，且可以利用腳本將各條命令對(duì)應(yīng)的期待結(jié)果從Excel文件中截取出來用于比 較，因此，理論上可以支持對(duì)任意指令集由cpu指令和操作數(shù)構(gòu)成的CPU進(jìn)行檢證；
[0043] (2)本發(fā)明的基于模擬器的中央處理器指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法，其測(cè)試 用例集存儲(chǔ)于Excel表中，每一行對(duì)應(yīng)一條測(cè)試用例，測(cè)試用例集的創(chuàng)建/修改/追加/刪 除操作簡(jiǎn)單，可以根據(jù)開發(fā)的需求定制測(cè)試用例集；
[0044] (3)本發(fā)明的基于模擬器的中央處理器指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法，其以硬 件模擬器為平臺(tái)，由于CPU的所有寄存器和地址尋址方式在模擬器中都以內(nèi)存空間的形式 存在，可以輕松讀取到模擬器內(nèi)存空間中記載的內(nèi)容，故支持CPU的所有寄存器和地址尋 址方式的檢證；
[0045] (4)本發(fā)明的基于模擬器的中央處理器指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法，其測(cè)試 用例集通過整理CPU中的Datasheet進(jìn)行配置，能夠確保和Datasheet中規(guī)定的一致，減少 模擬結(jié)果的出錯(cuò)率；
[0046] (5)本發(fā)明的基于模擬器的中央處理器指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法，根據(jù) datasheet上規(guī)定的規(guī)則計(jì)算得到指令的執(zhí)行結(jié)果，作為測(cè)試的期待結(jié)果與實(shí)際結(jié)果進(jìn)行 比較，無需通過實(shí)際機(jī)器得到測(cè)試的期待結(jié)果，就能對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行檢證，理論上可以和任 意模擬器配合進(jìn)行測(cè)試，檢證手段豐富。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0047] 圖1為m68k_tester軟件測(cè)試實(shí)施流程圖；
[0048] 圖2為專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110439714. 9公開的指令集批量測(cè)試裝置構(gòu)成圖；
[0049] 圖3為本發(fā)明的基于模擬器的中央處理器指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法流程 圖，（※彡版實(shí)機(jī)工具指目前市面上非常成熟的在windows上運(yùn)行的仿真測(cè)試工具，例如 德國(guó)Lauterbach公司研制開發(fā)的一款仿真測(cè)試工具trace32,免費(fèi)開源的CodeWarrior Development Studio 軟件，Cosmic Software 公司的 Cosmic 軟件等等，下文將以 trace32 為例進(jìn)行說明；
[0050] 圖4為摩托羅拉68360的AB⑶指令說明；
[0051] 圖5為步驟二生成的腳本文件；
[0052] 圖6為QEMU用的測(cè)試用例匯編指令；
[0053] 圖7為Trace32運(yùn)行腳本的結(jié)果；
[0054] 圖8為QEMU運(yùn)行測(cè)試用例的結(jié)果；
[0055] 圖9為本發(fā)明的最終檢證結(jié)果。

【具體實(shí)施方式】
[0056] 為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0057] 實(shí)施例1
[0058] 本實(shí)施例的基于模擬器（硬件模擬器用以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上模擬另一臺(tái)指令不兼 容或者體系不同的計(jì)算機(jī)）的中央處理器指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法，檢證的CPU型 號(hào)為摩托羅拉68360,所用的實(shí)機(jī)仿真測(cè)試工具為Trace32, CPU硬件模擬器為QEMU模擬器。 摩托羅拉68360的Datasheet (數(shù)據(jù)表）通過在開源網(wǎng)站上下載獲得，也可從購(gòu)買硬件的隨 機(jī)附贈(zèng)資料等其他方式中獲得。
[0059] 參看圖3,本實(shí)施例的指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法包括以下步驟：
[0060] 步驟一、整理中央處理器CPU中的Datasheet,根據(jù)Datasheet中對(duì)指令的描述設(shè) 計(jì)測(cè)試項(xiàng)目，在Excel中寫出各測(cè)試項(xiàng)目；測(cè)試項(xiàng)目個(gè)數(shù)M由測(cè)試指令的操作數(shù)類型m、操 作數(shù)長(zhǎng)度n、CCR有效位數(shù)X和普通指令測(cè)試條數(shù)y確定。參看表1，測(cè)試項(xiàng)目個(gè)數(shù)M的計(jì) 算公式為：M = m*n*x+y。
[0061] 表1測(cè)試項(xiàng)目個(gè)數(shù)確定要因表
[0062]

【權(quán)利要求】
1. 基于模擬器的中央處理器指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法，其步驟為： 步驟一、整理中央處理器中的Datasheet,在Excel中寫出測(cè)試項(xiàng)目； 步驟二、對(duì)步驟一所得Excel表進(jìn)行解析，生成實(shí)機(jī)工具用腳本文件和待測(cè)CPU能夠識(shí) 別的匯編文件； 步驟三、利用實(shí)機(jī)工具運(yùn)行步驟二生成的腳本文件，得實(shí)際結(jié)果； 步驟四、利用硬件模擬器運(yùn)行步驟二生成的匯編文件，得模擬結(jié)果； 步驟五、利用解析器轉(zhuǎn)換步驟三所得實(shí)際結(jié)果和步驟四所得模擬結(jié)果為統(tǒng)一格式； 步驟六、比較步驟五統(tǒng)一格式后的實(shí)際結(jié)果和模擬結(jié)果，生成最終檢證結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模擬器的中央處理器指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法， 其特征在于：步驟一中寫入Excel的測(cè)試項(xiàng)目個(gè)數(shù)M由測(cè)試指令的操作數(shù)類型m、操作數(shù)長(zhǎng) 度n、CCR有效位數(shù)X和普通指令測(cè)試條數(shù)y確定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于模擬器的中央處理器指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法， 其特征在于：步驟一中測(cè)試項(xiàng)目個(gè)數(shù)M的計(jì)算公式為： M = m*n*x+y〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于模擬器的中央處理器指令集的功能測(cè)試自動(dòng)實(shí)施方法， 其特征在于：步驟一所述的Excel表中包括[No.]列、[Execute Assembler]列、[.S]列、 [.CMM]列和[CCR Mask]列，Excel表中每一行為一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目在[No.]列 填寫測(cè)試項(xiàng)目序號(hào)，在[Execute Assembler]列填寫測(cè)試對(duì)象，在[.S]列填寫硬件模擬器 上運(yùn)行的匯編語(yǔ)言指令，在[.CMM]列填寫用于生成實(shí)機(jī)工具用的腳本文件內(nèi)容，在[CCR Mask]列填寫CCR寄存器在測(cè)試項(xiàng)目完成后的期待值有效位。
【文檔編號(hào)】G06F11/36GK104317715SQ201410596578
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】王春平, 張煜, 劉志紅 申請(qǐng)人:南京富士通南大軟件技術(shù)有限公司