電子系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)論文-閱讀頁(yè)
2024-10-27 09:21本頁(yè)面
【正文】 能模塊實(shí)現(xiàn)，功能模塊設(shè)計(jì)必須關(guān)注系統(tǒng)的應(yīng)用。功能設(shè)計(jì)包括實(shí)現(xiàn)功能模塊結(jié)構(gòu)、模塊之間的通信和它們的基本行為。這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程和 RTL 的設(shè)計(jì)流程相似，但他們?cè)诓煌某橄髮哟紊?，使用不同的設(shè)計(jì)語(yǔ)言，例如，在 ESL 的功能模塊建模過(guò)程中使 用 SystemC 或 SystemVerilog，而 RTL 級(jí)建模則使用 Verilog 或者 VHDL。接著將應(yīng)用的功能部件影射到平臺(tái)。在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要考慮處理器的類(lèi)型、處理器的數(shù)量、存儲(chǔ)器的大小、 Cache 性能、總線互聯(lián)和占用率、軟件和硬件的功能劃分和評(píng)估、功耗的評(píng)估和優(yōu)化等。 對(duì)于這個(gè)輸入的定義，在 ESL 設(shè)計(jì)完成算法的開(kāi)發(fā)，接口定義，用 ESL 語(yǔ)言或其他語(yǔ)言來(lái)描述來(lái)完成體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。完成軟硬件劃分后，可以開(kāi)始軟件和硬件的設(shè)計(jì)。比如說(shuō)用 SystemC 進(jìn)行事務(wù)級(jí)的建模。在這個(gè)階段開(kāi)始軟硬件的協(xié)同驗(yàn)證，根據(jù)協(xié)同驗(yàn)證的結(jié)果反饋給體系結(jié)構(gòu)和軟硬件劃分。軟硬件的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，包括軟硬件的協(xié)同驗(yàn)證是一個(gè)重復(fù)的過(guò)程，在整 個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都要根據(jù)驗(yàn)證的結(jié)果對(duì)體統(tǒng)和設(shè)計(jì)做出調(diào)整。傳遞給下一級(jí) 的設(shè)計(jì)作為輸入。為定制電路提供 Verilog 或 VHDL 語(yǔ)言描述的硬件設(shè)計(jì)。在實(shí)現(xiàn) ESL 設(shè)計(jì)流程的具體過(guò)程中，有不同的實(shí)現(xiàn)方法可以采用。 在完 成系統(tǒng)功能定義后，設(shè)計(jì)方法之一是從系統(tǒng)的定義開(kāi)始，先進(jìn)行算 法級(jí)設(shè)計(jì)。完成分析后進(jìn)行體系結(jié)構(gòu)的平臺(tái)的設(shè)計(jì)。在體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，首先從 IP 庫(kù)中獲取已有的硬件模塊的事物級(jí)模型，如處理器和總線模型，或者重新設(shè)計(jì) IP 庫(kù)中沒(méi)有的模塊的事物級(jí)模型。接下來(lái)輸入軟件參考模型進(jìn)行軟硬件的協(xié)同驗(yàn)證。 與圖 2 中的 ESL 設(shè)計(jì) 方法一相比，圖 3 中的設(shè)計(jì)方法是直接由軟件參考代碼開(kāi)始，創(chuàng)建事物級(jí)模型的虛擬平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，驗(yàn)證和性能的分析。如，軟件參考代碼可以是某一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的用 C 語(yǔ)言寫(xiě)的參考代碼。在軟件設(shè)計(jì)中，會(huì)把建立完成的虛擬平臺(tái)和構(gòu)架作為集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的一部分。在設(shè)計(jì)的過(guò)程通過(guò)軟硬件的協(xié)同驗(yàn)證調(diào)整設(shè)計(jì)的內(nèi)容。最廣泛使用的 2 種硬件描述語(yǔ)言是 VHDL 和 Verilog HDL,傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法流程如圖3 所示。在這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間 ,并產(chǎn) 生一些錯(cuò)誤。再次 ,需要使用多個(gè)測(cè)試平臺(tái)。 無(wú)論采用什么樣的設(shè)計(jì)方法學(xué) ,人們都需要對(duì) SOC 時(shí)代的復(fù)雜電子系統(tǒng)進(jìn)行描述 ,以選擇合適的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行軟硬件劃分、算法仿真等。相反 ,描述的抽象級(jí)別越高 ,完成建模需要的時(shí)間就越短 ,但對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的描述也就越不精確。 人們對(duì)系統(tǒng)級(jí)描述語(yǔ)言的要求是 :高仿真速度以及建模效率、時(shí)序和行為可以分開(kāi)建模、支持基于接口的設(shè)計(jì)、支持軟硬件混合建模、支持從系統(tǒng)級(jí)到門(mén)級(jí)的無(wú)縫過(guò)渡、支持系統(tǒng)級(jí)調(diào)試和系統(tǒng)性能分析等。這種語(yǔ)言必須能夠用于描述各種不同的抽象級(jí)別 (如系統(tǒng)級(jí)、寄存器傳輸級(jí)等 ),能夠勝任軟硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)和驗(yàn)證 ,并且仿真速度要快。 SystemC 就是目前這方面研究的最新、最好的成果 ,他擴(kuò)展傳統(tǒng)的軟件語(yǔ)言 C 和 C++并使他們支持硬件描述 ,所以可以很好地實(shí)現(xiàn)軟硬件的協(xié)同設(shè)計(jì) ,是系統(tǒng)級(jí)芯片設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展趨勢(shì)。 首先，從本質(zhì)來(lái)說(shuō)，綜合是從一種抽象層級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N抽象層級(jí)，同時(shí)保持功能不變。因此， ESL 綜合是從 ESL 描述語(yǔ)言到 RTL 等抽象較低的實(shí)施方案的轉(zhuǎn)變。重要的是， ESL 綜合應(yīng)將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槌橄筝^ 低但功能相當(dāng)?shù)膶?shí)施方案。例如，原理圖輸入 (schematic capture)很顯然是一種涉及多種抽象層級(jí)的轉(zhuǎn)變，而綜合則不是。因此，根據(jù)面積與時(shí)序關(guān)系自動(dòng)定義一系列功能相當(dāng)?shù)慕鉀Q方案必須作為 ESL 綜合定義的一部分。這確實(shí)是 ESL 綜合技術(shù)的進(jìn)步。定義本身不會(huì)改善 ESL 設(shè)計(jì)，即便如此，我們也應(yīng)當(dāng)在早期為其下一個(gè)明確的定義，以便設(shè)計(jì)小組了解 ESL的真正進(jìn)步
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