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虛擬系統原型簡化嵌入式多核心設計

上網時間: 2006年06月14日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:虛擬系統原型  嵌入式  多核心  模型  架構 

自從微處理器問世以來就有了嵌入式系統設計。現代嵌入式系統與以往不同的地方在於,極端的運算要求必須使用多個CPU和DSP核心、數十甚至上百個週邊設備和硬體加速模組,以及多層記憶體結構,並且所有這些都要透過複雜的多級匯流排和交叉匯流排相連。同時,嵌入式系統的軟體規模也在呈指數上升。

提高嵌入式設計品質和產能的一個方法,就是採用虛擬系統原型(VSP)。VSP是一種週期、暫存器和時序都十分精確的系統級快速軟體模擬模型。‘編輯-編譯-執行-除錯’週期的時間與在實際硬體中相當。一旦確定了最佳架構,勝人一籌的VSP就能成為系統的可作業規格(黃金版參考設計)。硬體設計成員立即就能開始具體的硬體設計,而軟體開發人員也可以利用VSP連接和開發剩餘的系統軟體。

以下是給那些準備採用這種極具建設性的設計方法的工程師所提供的一些建議。

建議的方法

.盡早使用VSP量化架構性能。多處理器架構要求重點關注匯流排和記憶體系統架構。全面測試有助於確定匯流排架構的瓶頸。如果不解決瓶頸問題,那麼可能會引起資源衝突,甚至導致系統癱瘓和進程處於‘飢餓’狀態。

.測試候選架構性能,並與實際或具有代表性的應用軟體進行對比。這種方法可以避免不確定因素以及與估計方法有關的錯誤,並且更容易建構。

F1: 虛擬原型策略支援軟硬體平行開發。

.使用VSP來捕捉以可執行規格形式表示的意圖,因而推進實現和驗證。在明確描述系統作業方面,一個全面開發的VSP要比書面規格更加高效。

.使用週期精確模型。這種描述會帶來更少的限制:它們可以用於時序重要的高度反應系統,並可以與實現驗證結合使用。

.在整個設計過程中對VSP進行維護,當產生以實現為主導的架構調整時,對VSP進行更新和重新發佈。VSP可以用於除錯在實際系統產生很長時間後產生的系統問題。

.將VSP用於軟體開發。具有足夠性能的VSP不僅可以用於早期的設備驅動製作,也能用於中介軟體和最終應用的開發。提前開發和測試應用軟體可以在實現完成前就發現缺陷,因而節省開發成本。

不建議的方法

.在開始軟體開發和系統級測試之前等待硬體開發。與傳統基於硬體原型的設計方法相較,VSP可以幫助用戶提前一年開始軟體的開發。

.等待最終應用開發完成後開始應用層性能測試。對具有代表性的應用進行測試總比什麼都不做好。

.盡可能發掘功能唯一模型的作用。功能唯一的模型不能精確地處理匯流排時序和處理器執行的異常情況。匯流排頻寬會影響程式存取對系統性能有重要影響的指令和數據資源。

.繼續更適合實現而不是模擬的建模實踐。把重點放在最重要的方面。例如,考慮用於描述可合成RTL描述的建模類型。因為其主要目的是合成,因此不需要用很多複雜冗長的描述來如實地反映週期精確功能。過多的描述反而會降低模擬的速度。

.使用由快速功能性模型和慢但精確的模型組成的混合建模方法。當設計要經歷多個工程更改時(會花費相當多時間和資源),要使多個模型在功能上保持同步。另外,慢但精確的模型缺乏足夠的速度進行關鍵時序的全面測試。兩種模型分開使用的解決方案更簡單也更具建設性。

.對不充足的性能感到滿足。速度當然是越快越好,但是同時要注意軟體開發會要求性能達到數十Mips。通常,必須使用數十億的時脈才能充分開發軟體。

作者: Jeff Roane

e-mail: j.roane@vastsystems.com

技術行銷總監

VaST系統技術公司




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