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EDA/IP  

IP再使用可簡化SoC設計和驗證

上網時間: 2005年04月25日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:平台,電子設計自動化,知識產權,再使用,系統單晶片,規範;platform,EDA,IP,reuse,SoC,specification 

更大規模、更加複雜的數位設計需要可以簡化設計與驗證過程的創新技術和工具,這對設計複雜度挑戰和矽晶片有效面積增加來說,都帶來了新的機會。例如,在2004年設計自動化大會上,Dataquest公司的Gary Smith就指出,65奈米製程的出現意味著著系統開發人員第一次不能採用全部的有效設計閘電路。

EDA業界人士已經瞭解製造能力和設計能力之間的差距,他們一直在努力嘗試各種策略以縮小這個差距。最有希望的策略之一就是採用基於平台設計策略的知識產權(IP)自動整合。

目前通行的設計方法通常是由自頂至下的合成、軟體模擬和有限的設計再使用組成,而這種設計方法無法與摩爾定律的發展同步,後者的成長率達到59%。在1994年,一個10萬閘的設計可能佔用的面積大約為1/4平方公分,而今天一個30.5萬閘的設計只佔用1/10平方公分的面積。

反言之,設計生產率每年大約增加25%。可以設計出來的和可以製造出來的產品之間存在的差距一直在擴大。這種情況將引發新的設計方法,並形成電子產業的策略轉折點。

充分利用有效的閘

有幾種方法可以縮小這種設計能力差距,它們各有優劣。這些方法是IP再使用、高級設計和行為合成、軟體(CPU和記憶體)和硬體複製。

IP再使用讓設計團隊降低多種設計和驗證過程的成本,而且經實踐證實IP再使用可以提高生產率。但是,對於想獲取IP再使用策略最大益處的設計團隊來說,負擔在於IP供應商不僅要提供IP,而且還要提供配置工具,以便根據設計者的需要定製IP。

在更高層抽象級,由於設計描述更加簡明,所以設計和驗證可以更快。不過,更高層抽象模型與實際方案之間的對應仍舊存在問題。

將CPU和記憶體移到軟體的好處在於,軟體解決方案更靈活,具有現場可程式能力,風險較低。但總還是存在一種風險:性能也許無法滿足一個特定應用的要求,而且可程式多處理器設計也是個挑戰。

將所有方法合成起來,即在基於平台的設計方法學中充分利用各種方法的優點,這是可以更大程度利用可用矽面積的一條路徑。這種方法可為設計中的非差異部份提供IP再使用;為非性能關鍵的專用功能提供軟體;為性能關鍵的專用功能提供行為合成;而在行為合成無法滿足要求時提供傳統的硬體工程設計。

圖1:隨著IP需求量的上升,設計
人員希望使用多個IP模組協同工作的平台。

上述方法中,IP再使用技術在縮小設計能力差距方面最具潛力。透過充分利用現有IP,設計人員可以把重點放在開發新的IP方面,從而使其產品不同於那些只是再使用一個類似的IP混合體的其它產品。

基於平台的設計是一種IP再使用策略,它為晶片產業提供了最好的機會,解決SoC設計中固有的生產率和驗證問題。IP連同配置工具一起提供,這使得設計人員可以快速選擇需要的選項自動完成配置。

然而,自動化的潛力一直難以發揮,因為不同的IP供應商所採用的IP文件和封裝格式大不相同。另外,IP描述技術通常不是機器可理解的。

導入XML方案

現在許多問題正透過導入SPIRIT聯盟的XML方案加以解決。XML是一種可提供IP功能性和可配置性數據的規範。

這種以XML程式碼表示的標準IP元數據描述,旨在收集將IP整合到一項設計中所需的全部IP數據資料和配置資訊。其做法是採用一種機器可理解的格式,實現整個過程的自動化。IP用戶不必費時進行IP的特徵描述以使其符合他們的設計流程。

採用XML描述元件和系統設計來產生IP文件,有兩個主要優點:

其一,XML是一種開放的、可擴展的數據標準,由網際網路聯盟(W3C)控制和維護。針對不同類別的應用,XML數據可以被讀取、交換和轉換。

其二,許多應用(EDA和非EDA)、類庫和開發環境已經可用多種軟體語言支援基於XML工具開發。

目前最顯著的基於平台的設計策略是提供可配置的IP,連同工具和XML文件,可以在不同的設計環境中實現可配置功能。

第二種設計策略包含配置整個設計的各種工具。這些工具著眼於總體設計,並可根據設計需求修改或最佳化該設計。

這些新工具不僅要處理現有設計數據,而且還要適當地更新XML文件。這些工具恰當地利用設計中的新硬體資源,以適合的匯流排結構合成硬體,並為新創建的硬體產生XML描述文件。這樣就使硬體能夠自動整合到現有的設計中。

John Wilson(john_wilson@mentor.com)是Mentor Graphics公司的Platform Express產品線經理。

作者:John Wilson


john_wilson@mentor.com


Platform Express產品經理


Mentor Graphics公司





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