ИТМиВТ - Институт точной механики и вычислительной техники С. А. Лебедева РАН
Институт точной механики и вычислительной техники им. С. А. Лебедева РАН - научно-исследовательский институт в области информационных технологий, вычислительной техники и микроэлектроники
English
Главная страница Контактная информация Карта сайта и поиск
Об институте Решения Проекты Образование

Маршрут проектирования «систем-на-кристалле» (СнК)

Традиционный маршрут проектирования

В Дизайн-центре ИТМиВТ реализован и многократно отработан на практике традиционный маршрут проектирования. Его идея заключается в последовательном выполнении операций разработки.

На уровне регистровых передач RTL (Register Transfer Level) проводится верификация СнК в ранее созданной среде и верификация программного обеспечения на поведенческом (TL) описании СнК, разработка синтезопригодного описания (RTL), проверка реализуемости архитектуры на регистровом уровне. В случае отрицательного результата происходит возврат на изменение спецификации, в случае положительного переходим на этап синтеза.

На этапе синтеза формируются принципиальные схемы для прошивки ПЛИС и для реализации СнК в выбранном технологическом базисе. Далее проектирование системы продолжается двумя параллельными путями: отладка ПО на макете на основе ПЛИС и завершение проектирования СнК в кремнии. В случае отрицательного результата в части выполнения требований по динамике — возврат на общесистемный уровень для перераспределения функций между аппаратной и программной частями, в случае положительного — завершение отладки ПО на макете на основе ПЛИС и выпуск прототипов СнК по стандартному маршруту:

  • разработка тестопригодного СнК с оптимизацией по времени;
  • разработка промышленного теста;
  • сборка топологии всего СнК, включая разработанные ранее или приобретенные СФ блоки;
  • верификация общей топологии и выпуск прототипов;
  • выпуск рабочей конструкторской и технической;
  • проведение испытаний.
Традиционный маршрут проектирования СнК

Сложности

Но работа по этому маршруту выявила ряд проблем, которые усложняют проектирование и увеличивают время разработки. Традиционный маршрут проектирования с использованием существующей элементной базы и разработки программного обеспечения для реализации функций системы не позволяет в полном объеме применять современные технологические подходы. Разработка СнК по традиционному маршруту, без привязки к функциям системы, приводит к усложнению разработки программного обеспечения и проведению нескольких итераций при проектировании «системы-на-кристалле», что существенно увеличивает сроки и стоимость ее разработки.

Маршрут проектирования с использованием общесистемного уровня

В настоящее время среди ведущих разработчиков все более широкое применение находит маршрут проектирования СнК с использованием общесистемного уровня, позволяющий в заданные сроки разработать микросхему СнК, выполнив минимальное количество итераций при изготовлении макетных образцов, и получить совместимость с отладочным и прикладным программным обеспечением.

Общий системный уровень ESL (Entire System Level) состоит из трех основных этапов: Service + Specification (спецификация системы), Message Level (уровень сообщений) и Transaction Level (уровень передач).
Общесистемный уровень разработки

На этапе спецификации системы (Service + Specification)

  • осуществляется постановка задачи без разделения на аппаратную и программную части;
  • описывается система на уровне крупных функциональных блоков с использованием специальных языков;
  • отлаживается взаимодействие между блоками и корректность спецификации системы.

На уровне сообщений (Message Level)

  • формируется архитектура системы;
  • описываются блоки на стандартных языках программирования, но без разделения на аппаратную и программную части;
  • формируются прообразы ПО и функционального описания аппаратной части;
  • верифицируется поставленная задача на более детальном уровне.

В случае невозможности реализации выполняется коррекция спецификации системы, в случае успешного результата проводится разделение задач на программную и аппаратную части.

На уровне передач (Transaction Level)

  • отлаживается совместимость программной и аппаратной частей системы;
  • все блоки описываются на специальных языках;
  • формируется среда верификации для аппаратной части;
  • проверяется совместимость со стандартными операционными системами;
  • продолжается определение оптимального разделения на аппаратную и программную части.

Далее разработка частей системы (в части микроэлектроника, аппаратура и ПО) ведется параллельно, по традиционным маршрутам проектирования.

Конкурентные преимущества нового подхода

  • маршрут проектирования с использованием общесистемного уровня позволяет создавать СнК, аппаратуру и ПО изначально адаптированные к требованиям системы и согласованные друг с другом;
  • разработка и отладка ПО, разработка СнК и разработка аппаратуры проводятся параллельно под контролем общесистемного уровня;
  • к выпуску прототипов СнК готовы средства тестирования, отладки, а также работоспособное прикладное и системное ПО и макет аппаратуры.

Указанный подход и соответствующие средства обеспечивают создание высококачественной системы в кратчайшие сроки.

 

© 1948—2016 «ИТМиВТ»
Версия для печати Контактная информация