TP5 : GDB server

1 Objectif

Le principal objectif de ce TP est d'introduire l'outil GDB Server qui permet de déverminer une application logicielle embarquée s'exécutant sur une architecture matérielle prototypée avec SoCLib.

2 Outil GDB Server

L'outil GDB Server permet d'analyser finement le comportement d'une application logicielle multi-threads s'exécutant sur une architecture matérielle multi-processeur modélisée avec SoCLib.

Cet outil permet à un client GDB (voir ​Gnu GDB) s'exécutant sur n'importe quelle station de travail de prendre le contrôle du simulateur d'une plate-forme matérielle modélisée avec SoCLib.

La documentation de l'outil peut être consultée ​ici.

Le GDB Server permet de:

• poser des points d'arrêt
• d'exécuter le programme en pas à pas
• de visualiser le contenu des registres de n'importe quel processeur
• de visualiser la valeur stockée à n'importe quelle adresse dans l'espace adressable
• de modifier le contenu de la mémoire ou d'un registre d'un processeur

Le simulateur (qui contient le serveur GDB) et le client GDB peuvent s'exécuter sur deux stations de travail différentes, puisque les communications entre le client GDB et le serveur GDB utilisent un canal TCP.

2.1 Modification de la top-cell

Pour utiliser le GDB Server, tous les processeurs dont on souhaite prendre le contrôle doivent être instanciés dans un mode particulier lorsqu'on définit l'architecture de la top-cell. Il faut remplacer l'instanciation habituelle du processeur:

VciXcacheWrapper<Mips32ElIss> cpu0("cpu0", ...);

par une instanciation faisant appel au GDB Server

VciXcacheWrapper<GdbServer<Mips32ElIss> > cpu0("cpu0", ...);

Le GDB server est donc un pseudo-composant matériel, qui s'interface entre le processeur et le cache. En prenant le contrôle du GDB Server (par l'intermédiaire du client GDB), on peut donc contrôler le processeur, (pour le faire fonctionnner en pas à pas par exemple), et on peut également contrôler le reste du système (en effectuant directement des commandes de lecture ou d'écriture vers les composants adressables).

Il ne fautpas oublier d'inclurele "header" dans la top-cell

#include "gdb_server.h"

Il faut également complêter le fichier de description de l'architecture utilisé par soclib-cc (fichier platform.desc) :

Uses('caba:iss_wrapper', iss_t = 'common:gdb_iss', gdb_iss_t = 'common:mips32el')

2.2 lancement de la simulation

Pour utiliser GDB Server, il est généralement préférable de lancer le simulateur dans un mode où la plate-forme est "gelée", et attend une commande du GDB Server. Cela peut être réalisé en définissant la variable d'environnement SOCLIB_GDB avant de lancer le simulateur :

$ export SOCLIB_GDB=START_FROZEN
$ ./simulator.x

Une fois que le simulateur est lancé, il faut lancer (dans une autre fenêtre), l'exécution du client GDB adapté au type de processeur instancié dans la plate-forme, en lui passant en argument le nom du fichier contenant le code binaire exécuté par les processeurs de l'architecture. Pour un processeur MIPS32:

mipsel_unknown_elf_gdb  soft/bin.soft

La première commande à taper dans GDB est la commande permettant de connecter le client GDB au GDB Server:

(gdb) target remote Localhost:2346

2.1 Points d'arrêt

3 Architectures Clusterisées

Nous appellerons architecture clusterisée une architecture dans laquelle on utilise un double système d'index pour repérer les initiateurs et les cibles VCI. Un cluster est un sous-système regroupant généralement plusieurs initiateurs et plusieurs cibles VCI, communiquant entre eux par un interconnect local (bus ou crossbar). Chaque composant est donc repèré par un couple (cluster_index, local_index).

L'espace d'adressage reste partagé par tous les composants du système (quel que soit leur cluster), et n'importe quel initiateur peut directement adresser n'importe quelle cible. Si l'initiateur et la cible n'appartiennent pas au même cluster, les paquets VCI (commande et réponse) sont acheminés grace à un interconnect global (généralement un micro-réseau intégré ou NoC).

Ce regroupement en clusters répond généralement à deux objectifs:

• D'un point de vue architecture, regrouper dans un même cluster les composants qui communiquent beaucoup entre eux permet de réduire la latence des communications, et de minimiser la consommation. Ce découpage permet également de distribuer la mémoire embarquée, et d'éviter le goulot d'étranglement que constituerait un unique banc mémoire sur la puce (même si l'accès à la mémoire externe reste un goulot d'étranglement).
• D'un point de vue électrique, le découpage en clusters permet de résoudre en partie les problèmes d'horlogerie, puisque chaque cluster peut être implanté dans un domaine d'horloge séparé (approche GALS : Globally Asynchronous / Locally Synchronous). Le franchissement des frontières d'horlogre est alors la responsabilité du micro-réseau assurant les communications inter-clusters.

Pour faciliter le décodage des adresses, on décompose les bits de poids fort de l'adresse VCI en deux champs GADR et LADR, de telle sorte que le décodage du champs GADR définisse complêtement le numéro du cluster cible. Le décodage du champs LADR permet lui de déterminer l'index local de la cible dans un cluster. Le nombre de bits des champs GADR et LADR dépend évidemment du système.

GADR

LADR

OFFSET

Cette organisation hiérarchique à deux niveaux impose évidemment que les valeurs des champs GADR des segments associés aux cibles d'un même cluster soient égales entre elles (ou appartiennent à un même ensemble de valeurs caractéristiques de ce cluster)