【正文】 平上。這種趨勢的一個例子就是軟件發(fā)展的演變，從早期的機器語言編程到如今運用C++和JAVA軟件進行編程。這種集合語言的創(chuàng)造使得程序員能夠高于機器語言進行編程，提高了代碼生成和歸檔的效率。但仍將程序員束縛于潛在的硬件結構中。而C/C++的編寫器、譯制器還有連接器的出現能使抽象層與潛在的硬件分離，使軟件完全實現平臺獨立，容易閱讀，方便編譯，更有效管理。然而，向更高層軟件抽象的轉移并沒有減少其復雜性或是人力資源要求。相反，隨著集成系統(tǒng)的特征更為豐富，操作系統(tǒng)的復雜性和相應功能迅速增加，同時軟件的應用和檢驗的消耗也增加。當然，隨著嵌入式軟件工具的進步，所發(fā)展成的靜態(tài)代碼檢測器、編譯器和硬件仿真器都能幫助解決一些軟件檢測的問題，但是軟件檢測會比真實的軟件創(chuàng)造更耗時、耗資源。與市場同步的制約會把軟件的檢測推向系統(tǒng)的水平，并導致對生產硬件的更大需求在軟件開發(fā)的流程中更早得到滿足。對于軟件，半導體設計界受到EDA業(yè)界發(fā)展的觸動，對于他們的設計和檢測策略作了類似的改進。通過開發(fā)圖解抓取工具將一度應用于晶體管層面上的設計提升到了門類應用層面上。Verilog和VHDL等硬件描述語言的發(fā)明，以及與之相應的編譯器、仿真器和合成工具的創(chuàng)作使得硬件設計者又從門類應用層面提升至寄存器轉換的應用層面上來了?，F在，EDA業(yè)界正在進一步提升抽象層面，通常稱之為電子系統(tǒng)層面設計。同時，這也代表著設計抽象層的巨大變化，它可使設計者能夠全面地考慮它的功能性，而不只是考慮所需功能要用的門的組態(tài)。隨著應用特定集成電路設計的復雜性不斷提高，而設計的體積又在不斷縮小，硅片的制造成本也上升得很快。比如說，一個單純用于ASIC的硅面裝置的售價為五萬美元，而一個高級微處理器或是一個微控制器的售價要高于一百萬美元。高價格是和ASIC強調硬件制作業(yè)必須努力保證在硅片進行設計之前，預期的功能都能夠正確實現這一要求相關的。為了幫助這項工作，EDA業(yè)界提供了復雜的檢測工具，它們能保證高層面的設計與硅片的應用完全對等。然而，即使能獲得這些工具，仍有超過二分之一的集成電路設計和ASIC設計在運用時需要硅片返工。其中，70%的返工源于邏輯或是功能性錯誤，需要進行檢驗。由于每次返工都需要花費大量投資，系統(tǒng)層面上的檢驗成為了整個硬件檢驗過程的焦點。雖然在過去的20年中硬件和軟件的設計都取得了巨大的進步，但是奇怪的是，在系統(tǒng)層面設計卻沒有什么進步。當今的系統(tǒng)設計過程包括硬件結構、所需功能性、微處理器的生產量、存儲器結構以及潛在硬件遷移路徑的書面研究。這個過程相對沒有什么變化。并且，只有硬件原型單元被創(chuàng)建，軟件的應用才能得以實施，這使得軟件的開發(fā)者和系統(tǒng)檢測工作組處于一個很不利的位置。這個現行辦法有很多缺點，包括：對于客戶的需求變化適應緩慢；拖延硬件和軟件的集成時間；限制系統(tǒng)調試；在解決實時市場中發(fā)生的問題時有困難等等。這篇論文通過創(chuàng)造一個虛擬系統(tǒng)，為系統(tǒng)層面的設計提供了一個新的方法。這個方法可在去除阻礙傳統(tǒng)系統(tǒng)發(fā)展的弊病的同時，對硬件和軟件的相互作用做出早期的分析。這篇論文也提出了一個虛擬的汽車氣囊系統(tǒng)的實施應用，探討了虛擬系統(tǒng)發(fā)展的好處。范例移位 系統(tǒng)層面上的設計和分析的目的就是通過范例移位來大力提高生產力，這種范例移位是為了并行設計硬件和軟件而不是串行設計。因此，通過去除重復工作、提高最后系統(tǒng)的質量、提升監(jiān)測能力和縮短市場的實時性來提高生產力。 隨著設計不斷提升到更高抽象層面成為趨勢，研發(fā)者會更為重視組件和系統(tǒng)層面上的檢測活動。創(chuàng)造一個使用準確硬件模型的虛擬系統(tǒng)能夠給工程師們帶來很多好處，如：從結構上探尋硬件和軟件的功能；創(chuàng)造出靈活的硬件原型；對模型的生產能力和可攜帶性作出更為準確的分析；在制作流程中提早軟件開發(fā)的時間；在虛擬硬件測試時能夠快速進行調試。 虛擬系統(tǒng)的應用中一個根本的優(yōu)點就是結構上的探尋研究，這是一個為決定設計空間問題最適合的解決方法的過程。例如，有一個二維的結構空間，其中的兩個設計參數（顯然當中有很多的參數）分別為能量消耗和時鐘速度，理想的解決方法被列在了指標的中央。在這個簡單的例子中，黃色的十字說明了一個硬件原型ECU超過了能量消耗的理想值，但未達到時鐘速度的理想值。這是因為市場實時變化的限制，系統(tǒng)的結構繼續(xù)構筑于最初的硬件原型，而沒有對其他選擇進行足夠的探尋。一個基于硬件的開發(fā)過程的最終結果是一個次品，不能滿足設計指標。 相反，綠色的十字顯示得到最佳設計方法的另一條路。幾個虛擬系統(tǒng)被集中在一起，在相同的市場實時窗口之下進行測試。最后的虛擬系統(tǒng)滿足所有的設計參數，并很快被轉化為實際產品。系統(tǒng)模型最初在一個很高的抽象層面被建立起來，通過基于模型的方法，被虛擬實施運用，再轉化為實際產品。 基于模型的方法建議使用結構探尋的工具來加快對各種中央處理器、存儲器和外圍組件即系統(tǒng)結構組件的研究。系統(tǒng)結構顯示在右上方。左上方是系統(tǒng)功能模型的早期修正，稱之為系統(tǒng)行為。系統(tǒng)行為和系統(tǒng)結構是相互結合的，通過反復比較每個分隔的選項，可以得到一個最佳的解決方法。其目的是通過評價不同的結構和分隔選項得到最佳設計的第一個近似方案。 一些被建議用于結構探尋的EDA工具能夠在只有幾個星期的時間內做出微控制器的模型。雖然對于結構的仿真大概只有80%的正確率，但是那被認為已經足夠選擇合適的微控制器、計時器和存儲器。我們對于結構探尋工具的評價顯示此行業(yè)并未將注意力集中在運用整體性的方法解決微控制器的選擇問題上。正如這篇論文所提出的，在模擬仿真的正確性、模型制作的成本和制作新模型的時間上存在相互交換。我們期待能有更為成熟的工具使我們不僅僅只局限于書面進行系統(tǒng)探尋，能進一步擴展到實際操作中去。 這個行業(yè)的發(fā)展趨勢就是建立十分準確的結構模型庫，用來直接執(zhí)行嵌入式軟件。這個細致的模型庫可以用于測評系統(tǒng)結構，也可用于最后的軟件開發(fā)。 讓我們把目光集中在左下方的框架，這里顯示的是對虛擬系統(tǒng)的一個高度精確和快速的仿真，稱之為準確循環(huán)仿真。這個合作設計市場的部分已經相當成熟，可以以十五分之一于真實硬件的速度，模擬一個中等大小的ECU，如一個汽車氣囊展開組件。隨著其他模型的制成，這些準確循環(huán)仿真將能夠解決其他結構探尋空間問題。 細致而又高度準確的仿真促使了對基于一個已有結構的系統(tǒng)行為的測評。模型和指標可以決定最佳的設計方法。高度準確的軟件仿真需要用到32字節(jié)的CPU虛擬處理器模型（VPM）、微控制器邊緣模型、系統(tǒng)ASIC模型和環(huán)境刺激物。32字節(jié)的CPU虛擬處理器模型可以加載和激勵用于傳統(tǒng)工作臺開發(fā)的可執(zhí)行圖像。這些模型可以從CoMET環(huán)境導出到更低成本的METeor集成開發(fā)環(huán)境，用以提供一個固定平臺（模型無法變化）虛擬產品仿真。仿真速度和準確性 在我們討論系統(tǒng)之前，提供一些背景資料非常重要，這些資料說明了模型抽象的層面以及它們自身是如何進行最好的應用的。 從整體上來說，由于模型制作越來越細致，整體仿真的速度變慢了。功能模型執(zhí)行重要指令的速度要快于在轉換中運用的模型。 制作產品模型的抽象層面包括：l 功能仿真——對真正硬件的即時準確模擬l 限時功能仿真——控制單個模塊的預測執(zhí)行時間l 循環(huán)近似——應用于指令集和循環(huán)準確仿真的限時功能仿真技術l 指令集仿真——交互編譯碼執(zhí)行于目標CPU的模型上l 循環(huán)準確仿真——與硬件行為十分相似。