Тұрақты монитор: Ерте компьютерлердегі жүйелік бағдарламалардың алға басушысы

Кіріспе

Жүйелік бағдарламалық қамтамасыз ету; қазіргі заманғы операциялық жүйелердің алғы құрылысы. Компьютерлік есептемелерде резиденттік монитор – 1950-1970 жылдар аралығында көптеген алғашқы компьютерлерде қолданылған жүйелік бағдарламалық қамтамасыз ету түрі. Оны операциялық жүйенің алғашқы нұсқасы деп санауға болады. Атау компьютердің жадында әрдайым болуымен байланысты, яғни тұрақты түрде орналасқан бағдарламадан шыққан. Резиденттік монитор соңғы пайдаланылған бағдарламадан (өзінен басқа) жадты тазарта алады, бағдарламаларды жүктей алады, бағдарламалық деректерді іздей алады және жадта стандартты кіріс-шығыс процедураларын сақтай алады.

Қазіргі қолданылуы

Резиденттік монитордың функционалдығы көптеген кіріктірілген жүйелерде, жүктөөлерде және әртүрлі кіріктірілген командалық жолдарда кездеседі. Барлық резиденттік мониторлардағы бастапқы функциялар қазіргі заманғы функциялармен толықтырылады, олар жүктелу кезіндегі аппараттық құралдарды, дискілерді, Ethernet, сымсыз контроллерлер және т.б. басқаруға арналған. Әдетте, осы функцияларға тізбектік терминал немесе физикалық пернетақта мен дисплей арқылы қол жеткізіледі, егер қосылған болса. Мұндай резиденттік монитор жиі түзетуші, жүктөөші, командалық жол интерфейсі (CLI) сияқты аталады. Тізбектік немесе терминал арқылы қол жеткізілетін резиденттік монитордың бастапқы мағынасы жиі қолданылмайды, бірақ функционалдығы өзгеріссіз қалды және кеңейтілді. Резиденттік монитордың әдеттегі функцияларына RAM және/немесе ROM (соның ішінде флэш-EEPROM) және кейде арнайы функциялық тізілімдерді қарау және өңдеу, белгіленген мекенжайда кодқа секіру мүмкіндігі, берілген мекенжайда кодты шақыру мүмкіндігі, 0x00 сияқты тұрақты мәнмен мекенжай диапазонын толтыру және басқалары кіреді. Күрделірек функциялар процессордың құрастыру тіліндегі нұсқауларын жергілікті түрде шығаруды, тіпті оператор енгізген кодтан флэш-жадқа құрастыру мен жазуды қамтиды. Сондай-ақ, кодты әртүрлі көздерден жүктеуге және жоюға болады, ал кейбір жетілген мониторлар осы мақсатта желілік протоколдардың кең ауқымын қолдайды, сондай-ақ USB немесе CFcard шиналарындағы флэш-жадтан FAT және басқа файлдық жүйелерді форматтау және оқуды қолдайды. Кіріктірілген процессорлар үшін көптеген тізбектегі түзетушілер тек бағдарламалық режимде GUI IDE жиі қол жеткізетін резиденттік монитор тұжырымдамалары мен функцияларын пайдаланады. Олар дәстүрлі тізбектік желіге қол жеткізілетін резиденттік монитордың командалық жолдарынан ешқандай айырмашылығы жоқ, бірақ пайдаланушылар мұны білмейді. Әзірлеушілер мен жетілген пайдаланушылар осы төменгі деңгейдегі кіріктірілген резиденттік монитор функцияларын хостқа төменгі деңгейдегі API кодын жазу кезінде, қателерді жою және кодты сынау үшін кіріктірілген нысанамен байланыс орнату үшін анықтайды. Көптеген қазіргі микроконтроллерлерде әзірлеушілер пайдалана алатын тұрақты тізбектік мониторлар немесе кеңейтілген жүктөөлер бар. Көптегендері ашық кодты. PAULMON2, AVR DebugMonitor және Bamo128 Arduino жүктөөшісі мен мониторы мысалдардың бірі. Жалпы, кіріктірілген есептеулер үшін қазіргі уақыттағы көптеген резиденттік мониторларды әртүрлі жад шектеулеріне сәйкес құрастыруға болады, мысалы, кішкентай және минималистік, үлкен, мысалы, 32 килобайт флэш-жады бар AVR ATmega328 процессорындағы код кеңістігінің 25% -ын толтыру. Көп жағдайда резиденттік мониторлар printf-тің жөндеуден кейінгі кезеңі болуы мүмкін және аппараттық тізбектегі түзетушіні (ICD) пайдалануға мүмкіндік бермейтін бюджетте әзірлеу кезінде өте пайдалы.

Resident monitor functionality is present in many embedded systems, boot loaders, and various embedded command lines. The original functions present in all resident monitors are augmented with present day functions dealing with boot time hardware, disks, ethernet, wireless controllers, etc. Typically, these functions are accessed using a serial terminal or a physical keyboard and display, if attached. Such a resident monitor is frequently called a debugger, boot loader, command line interface (CLI), etc. The original meaning of serial accessed or terminal accessed resident monitor is not frequently used, although the functionality remained the same, and was augmented. Typical functions of a resident monitor include examining and editing ram and/or ROM (including flash EEPROM) and sometimes special function registers, the ability to jump into code at a specified address, the ability to call code at a given address, the ability to fill an address range with a constant such as 0x00, and several others. More advanced functions include local disassembly to processor assembly language instructions, and even assembly and writing into flash memory from code typed by the operator. Also, code can be downloaded and uploaded from various sources, and some advanced monitors support a range of network protocols to do so as well as formatting and reading FAT and other filesystems, typically from flash memory on USB or CFcard buses. For embedded processors, many in circuit debuggers with software only mode use resident monitor concepts and functions that are frequently accessed by a GUI IDE. They are not different from the traditional serial line accessed resident monitor command lines, but users are not aware of this. At the latest, developers and advanced users will discover these low level embedded resident monitor functions when writing low level API code on a host to communicate with an embedded target for debugging and code test case running. Several current microcontrollers have resident serial monitors or extended boot loaders available as options to be used by developers. Many are open source. Some examples are PAULMON2, AVR DebugMonitor and the Bamo128 Arduino boot loader and monitor. In general, most current resident monitors for embedded computing can be compiled according to various memory constraints, from small and minimalistic, to large, filling up to 25% of the code space available on an AVR ATmega328 processor with 32 kilobytes of flash memory, for example. In many cases resident monitors can be a step up from printf debugging and are very helpful when developing on a budget that does not allow a proper hardware in circuit debugger (ICD) to be used.