混合仿真逐渐升温

作为电子产品从以硬件为中心为转移到软件,设计团队越来越依赖一种模拟方法,包括多个引擎和不同的方式来使用这些引擎包含尽可能多的系统的。

工程师如何使用这些方法,甚至他们如何定义它们,变化很大从一个公司到另一个。有时候变化从一个项目到下一个在同一个公司,并且经常可以模糊过去之间的离散步骤的前后端验证流程。

仍然有一些共同点,通过这些解决方案。包括一个深思熟虑的定义和方法验证一个复杂的定制设计,已成为一个不断增长的挑战等设备连接和资源内存和处理本地分区,在云中,或介于两者之间。第二个涉及现实在许多工程组织从来没有足够的可用资源,在给定的时间内完成一个复杂的项目,那么团队需要有点创造性的他们可以利用来完成工作。许多混合的方法涉及两种。但是他们共享一个相似的结束goal-faster硅用更少的时间工作在tapeout惊喜。

”一个产品可以使用现成的soc,如果是一个虚拟的平台,可以表示,SoC的设计团队可以和关注他们的设计——自定义硬件,“产品营销经理马克·凯利说导师图形。“虚拟平台允许运行嵌入式软件,使他们能够使用真正的软件刺激测试自定义硬件制造。”

如您所料,如何使这项工作的最佳实践可以有很大区别。“在系统的硬件软件分区,这是至关重要的,以确保正确的特性是在适当的抽象层实现的,“Rajesh Ramanujam说,产品营销经理NetSpeed系统。“能够模拟所有功能是重要的测试整个系统的功能和性能。混合方法帮助在一起世界和理解依赖关系和互操作性”。

这些方法也帮助设计团队了解第三方的影响知识产权在早期和整个设计周期。“这些作品通常不可用或不集成项目的后期阶段之前,“Ramanujam说。“混合方法帮助占这些IPs和分析这些系统的交互IPs。”

而在物联网世界,可以相互联系的多个系统创建一个整体系统。“无论是芯片在客户端交互的一个中心节点,以及所有与主机节点,模拟整个系统和分析性能可以用混合的方法,”他说。

所有这一切需要更深的知识优势的单个组件的解决方案。传统上有好的工具,工具链,和流用于硬件或软件,凯利说。“这只是最近大多数新架构有一定程度的处理涉及多个核心,也许不同类型的核心,它的软件和硬件人一起说话早。他们决定将实现的功能。也许这不是那么容易做决定是否一个函数需要在硬件中实现,或者软件可以实现。没有可用的原型系统,很难猜测。你需要尽可能在早期能够做出这一决定,因为你会浪费大量的时间和做出错误的决定如果你开始实现的东西RTL。”

这就是混合模拟/仿真和验证可以发光。“移动随着设计复杂性的增加,网络和企业半导体市场,减少开发时间变得越来越重要,”巴里Spotts说,高级应用工程师手臂。“运行软件和测试的能力对RTL成功至关重要,随着软件必须由RTL磁带的时候准备好了。”

定义混合模拟
但究竟什么是混合动力车模拟和模拟,它意味着什么?问两位专家,你可能会得到至少两个答案。

的首席执行官治之软件、视图混合方法作为一个有一个仿真器,通常是建模RTL,连接到一些通常建模处理器的软件仿真,与行为组件等虚拟样机。“从本质上讲,这是一个软件模拟平台之间的连接部分,平台在RTL和街区。”

弗兰克•Schirrmeister高级集团董事、产品管理系统&验证小组节奏指出,有一些重新定义这个术语,因为混合使用只与软件开发有关的仿真。

“在更一般的意义上,它很像一个混合动力汽车,你有两个引擎和他们的相互作用。这两个引擎做什么,最后使用模型是取决于目的,”他说。“软件开发是一个使用模型,关键问题是,有些东西,如果运行在硬件,需要太多的时间。没有硬件和软件之间的相互作用在这一点上,所以为什么不通过快进吗?“在这里,节奏报价50 x改善模拟混合当连接到手臂快速的模型。

此外,Schirrmeister指出其他混合方法,包括那些DUT,有时在有些情况下,使用硬件(测试设备)描述了硬件。通常是用这样一种方式,它可以synthesizable最后,因为一旦摆脱所有的缺陷,这是一件你合成并移交给实施团队。“但是为了验证它,你经常使用C代码,要么是连接,或者之类的东西UVMtestbenches相连,或这是一个不同的抽象层次。甚至输出Mathworks使用。你可以叫这些混合动力车,像在混合动力汽车,你只是有两个不同的引擎优化特定的东西。”

混合方法显然达到验证空间,他继续说,因为验证团队可能希望testbench一边做特定的事情。即使他们不会进入芯片,这是一个软件开发的关键部分。这就是一个完整的虚拟平台联系在一起,运行软件。”之间有很多阴影,它不是一个完整的虚拟平台,但它可能是行为的代码,或者事情特别来自UVM,和其他的事情,和你更IP水平。所有的这些本质上是混合的方法,每个引擎具有明显的优势,他们相互作用。”

作为一种技术,Davidmann相信这种方法非常复杂,非常昂贵,和挑战工作。“这样的技术人员,因为他们会浪费很多的时间试图解决这一挑战,但如果我们退一步,问的目的是什么,犬儒主义发挥作用,说,“硬件仿真一直都存在,它变得非常昂贵,实际上用处有限和效用。这是其中的一面。在软件仿真虚拟平台方面,复杂的构建模型,可以得到惊人的速度,但它可能不会给你的准确性,你可能需要做特定的事情。”

亚当•谢尔调子,验证产品管理总监解释说,一个混合的方式有两种不同的forms-high性能模型与仿真运行,和高性能模型在模拟空间。“一般来说,客户怎么处理这和大多数混合解决方案是使用混合(高性能建模部分)通过软件执行,因为您需要创建的目的是在系统内适当的状态,这样你就可以做硬件软件验证在恰当的环境中。”

设计团队使用这些方法运行时间,multi-scenario-type与混合模拟硬件,它允许更多的周期和复杂性。硬件的两国本质允许某些类型的功能仿真、谢尔说。同样,当使用混合场景模拟器软件,他说所有可用four-state-type模拟,虽然有一个更大的模型之间的速度差异和模拟器运行的软件。

速度和复杂性
做得正确,模拟整个SoC尽早可以为公司提供一个严重的竞争优势。

“混合模拟和仿真允许两个关键方面,“博Zalewski说,硬件部门的总经理Aldec。“最明显的一个是模拟SoC本身,而不是分离的子模块。另一个是测试的软件堆栈与硬件同步和连接到一个环境。软件开发人员和硬件设计者可以互相验证工作生物而不必等待整个SoC的RTL代码。它不可能测试驱动程序,例如,在模拟如果不是与一个虚拟平台。bfm不适合软件操作和调试。”

Zalewski相信混合动力车是下一个进化步骤验证,因为增加的规模和复杂性的设计。“典型的验证模式与团队专注于模块级仿真不再是足够的,特别是当我们开始把拼图在一起来创建最终的系统。我们越早开始测试整个系统,前面我们知道项目问题和较低的成本将会是。”

与虚拟集成平台提供了一个额外的好处,他说。它增加了质量和报道的测试,允许模拟/仿真复杂的情况下无法使用甚至UVM testbenches和实际调试时检测到错误。

事实上,Zalewski指出的即时利益使用混合模拟/仿真在处理器子系统和基于IP的设计标准外设(如内存控制器,USB、以太网、显示/ HDMI端口)来自IP供应商。“这部分的设计通常还作为虚拟模型可用。定制的ip设计内部相连的子系统。混合模拟/仿真意味着节省额外的时间,因为不需要创建虚拟模型的定制的IP。他们效仿,它提供了出色的速度和RTL-level准确性。连接的虚拟原型和模拟器通过系统总线做交易很简单,也可以重用如果应用SCE-MI标准。在软件方面,SystemC / TLM包装使用。”

他指出,事务级接口考虑非常类似于创建事务级testbench时使用。

独特的设计考虑
给出两种混合方法的有用性和复杂性,然而,这里有特殊的设计考虑。

Ramanujam说关键是能够在不同的抽象级别定义的IP,因为它不再仅仅是一个简单的翻译成RTL的产品需求。“设计考虑必须为了规范各级IP。一个例子将是一个好的软件可寻址寄存器映射,使应用软件层设计细节的不可知论者暴露组所需的功能在一个更高的水平。IPs还必须提供各级功能仿真速度和精度之间的权衡。”

手臂Spotts说,除了硬件仿真,还有一个推动使用混合模拟RTL嵌入在微控制器的设计。因为微控制器的嵌入式设计开发严重cost-constrained,一个原型是所需的软件开发和硬件设计和援助。在这里,一个虚拟子系统的CPU被连接到一个RTL模拟器与系统的其余部分Verilog。

“混合模拟好处OEM RTL设计器来测试他们的系统以确保部分的设计与嵌入式处理器软件兼容,“Spotts说。“虚拟子系统是一个封装模块SystemCTLM界面,创建了一个总线桥刺激RTL设计添加了周期时间。一旦完成RTL设计,RTL部分然后合成FPGA和混合动力仿真可以使用的软件开发。软件工程师通常倾向于把完整的设计到一个FPGA,但混合方法效果最好如果OEM没有自己的RTL处理器的IP,或者完整的设计不能适应一个FPGA。FPGA和虚拟子系统之间的连接通常用c++ API将界面上的读和写总线虚拟子系统之间的交易和FPGA技术。”

结论
虽然混合模拟/仿真的定义可能进化,当正确地实现它可以添加巨大的可见性的设计和验证系统的硬件和软件。这些方法是如何随时间而变化,随着越来越多的电子产品是其中将成为需求决定。但至少在可预见的未来,预计正是这需要继续讨论。

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