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新創EDA公司提出高效率FPGA原型除錯方案

上網時間: 2010年09月03日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:FPGA  原型  驗證  EDA  方法學 

作者:江城

在FPGA原型成為大型SoC設計的驗證平台後,一家華人創立的新興EDA公司瞄準了這個商機,針對在複雜驗證過程中迅速找出錯誤這一需求,提出了全新的方法學和工具。歷經三年開發,美商穎發系統科技(InPA Systems)即將在今年第四季,針對SoC設計推出高效的FPGA原型除錯方案。

FPGA原型已經成為大型SoC設計的驗證平台。然而,從EDA角度來看,現今仍缺乏能夠有效在複雜驗證過程中迅速找出錯誤的方法學和工具。穎發系統科技董事長Michael Chang說。

過去,主要的EDA業者都針對SoC設計提供模擬、驗證的全套工具,但這類工具的成本太高,因此,晶片設計人員轉而考慮採用FPGA原型進行驗證,讓FPGA原型近年來大受歡迎,Chang表示。然而,FPGA原型也有其缺點存在--它仍然缺乏可以快速找出問題所在的專用工具。“這就是問題所在:大型EDA廠商提供的工具過於昂貴且速度不夠快;而現有FPGA原型則需要改進方法學,提升除錯效率。”

在設計大型SoC時,除了硬體設計,還要考慮到軟體和各種與外部元件的連接介面問題。Chang指出,而且也不可能等硬體開發完再放上軟體。這就是為何需要FPGA原型,因為它能讓軟體研發也儘早開始。因此,我們開始思考,這中間是否缺少了一個環節?客戶若使用FPGA原型,軟體選擇也許不是那麼多,但優點在於好用且靈活度高,且能夠完全掌控所有的週邊連接;而傳統硬體模擬則存在著昂貴和速度限制的問題,同時在介面方面也有諸多限制。

因此,InPA Systems的目標是開發出完整、通用的FPGA原型平台。所謂完整的意義,是要讓客戶將設計放到原型時,也能夠快速開發。因為客戶的設計本身是針對SoC,當使用FPGA原型來實現時,有許多地方需要微調。例如,在執行時產生的問題,必須確認是硬體或軟體所產生,“而我們的工具可以協助確認問題來源,”Chang表示。

為了彌平FPGA原型中存在的EDA工具缺口,InPA Systems提出了一種集結控制及軟硬體除錯工具的‘主動式除錯(Active Debug)’解決方案。例如,為了檢視運行中的FPGA系統狀態,用戶可以強制(控制)中斷的發生時機,讓系統軟體同步進入除錯狀態;接下來藉由人為啟用、關閉(控制)相關的IP或功能模組檢測可能出錯的範圍;最後藉由軟體的控制並送出對應的訊息或訊號值,從而同步地讓硬體可以擷取到電路中相關的暫態現象。

另外,應用FPGA原型的除錯過程中,還必須解決有限的訊號可見度和佈局佈線(P&R)過程。特別是針對專用於大規模SoC設計的多顆FPGA原型系統,除錯經常耗費漫長時間,當出錯的模組在其中一個晶片上,而控制處理器(Control processor)在另一個FPGA上,用戶將可能花費冗長時間來嘗試錯誤,有時甚至需要花費數天。

我們的解決方案可以對多重FPGA進行同步除錯,這應該是目前效率最高的一種方案,Chang表示。InPA不僅提供軟體,也提供了可連接到FPGA原型系統的硬體介面──向量處理模組(VPM)卡,作為連接FPGA原型系統的介面。該公司將對客戶提供完整的軟硬體整合產品。

InPA Systems公司創始成員過去都專注於EDA的軟硬體模擬與驗證領域。Chang在上世紀90年代初便曾創立提供DFT和測試方案的CheckLogic公司(為Mentor Graphics收購);以及提供形式驗證工具的Verplex Systems公司(後為Cadence收購),並曾任職Cadence公司。而合作夥伴Thomas Huang則曾創辦過同樣提供FPGA原型方案的S2C公司。

結合二者在軟硬體EDA工具的開發經驗,InPA Systems希望提供獨特和開放的整合系統,以加速SoC的原型驗證和確認。包含軟硬體在內,目前全球FPGA原型驗證市場規模大約是6,000萬美元左右。Chang表示,這是個新興領域,隨著SoC設計規模不斷增加,對FPGA原型系統需求水漲船高,客戶對於能實現高效運行的EDA工具需求也將隨之提升,這正是商機所在。

InPA Systems目前已經可支援Xilinx Virtex-5,Chang強調,未來該公司將支援各種主流FPGA和FPGA板,為SoC設計業者提供更經濟的FPGA原型除錯方案。

圖:InPA Systems公司的整合式原型系統(IPS)旨在加速模擬與原型除錯效率。
圖:InPA Systems公司的整合式原型系統(IPS)旨在加速模擬與原型除錯效率。





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