Обзор методов описания встраиваемой аппаратуры и построения инструментария кросс-разработки

В.В. Рубанов

Назад Содержание

4. Заключение

В статье была рассмотрена задача построения инструментария кросс-разработки для расширяемых встраиваемых систем. Показана важность раннего решения этой задачи уже на этапе проектирования аппаратуры для обеспечения тонкой оптимизации проектных решений в процессе прототипирования системы, для верификации HDL-моделей и, наконец, для разработки реальных целевых программ. Были сформулированы требования к «идеальному» методу создания кросс-инструментов, и в призме этих требований были рассмотрены и проанализированы существующие средства описания аппаратуры, пригодные для автоматизированного построения кросс-инструментов на их основе. Выделено три класса таких средств – HDL языки синтезируемого описания аппаратуры (VHDL, Verilog, SystemC), ADL-языки (nML, ISDL, EXPRESSION) и языки программирования общего назначения (C/C++).

К сожалению ни одно из существующих решений не удовлетворяет сформулированным требованиям, не позволяя эффективно строить кросс-инструментарий с необходимыми свойствами. Именно поэтому, по мнению автора, перспективным направлением является исследование и разработка новых методов автоматизированного построения кросс-инструментов для расширяемых встраиваемых систем на основе комбинированных описаний моделей аппаратуры. В частности, интересным направлением кажется объединение преимуществ высокоуровневого описания системы команд на языках типа ADL и эффективного описания деталей управляющей логики и периферии на языках программирования общего назначения. Такая комбинации позволила бы получать кросс-инструментарий с достаточными скоростью работы и точностью моделирования, обеспечивая при этом возможность быстрого внесения согласованных изменений для отражения различных вариаций аппаратуры, возникающих в процессе проектирования (как на уровне изменений ядра, так и на уровне изменений расширений и их состава в полной системе). Именно такой кросс-инструментарий был бы пригоден для эффективного решения поставленных задач прототипирования встраиваемой системы, верификации HDL-моделей и разработки реальных программ.

Литература

1. Я.А. Хетагуров. Из истории развития специализированных бортовых вычислительных машин.
   http://www.computer-museum.ru/histussr/special.htm.
2. В.В. Липаев. Из истории развития отечественной вычислительной техники для военных систем управления в реальном времени.
   http://www.computer-museum.ru/histussr/16.htm.
3. К. Колпаков. История развития авиационных бортовых цифровых вычислительных машин в России.
   http://www.computer-museum.ru/histussr/stpc.htm.
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_Guidance_Computer.
5. А. Бухтев. Проектирование встроенных систем: от концепции до кристалла. Журнал «Электронные компоненты», 2007, №1.
6. A. Parker, etc. System-Level Design. The VLSI Handbook—2nd ed. CRC Press, 2007.
7. Donald R. Cottrell. Design Automation Technology Roadmap. The VLSI Handbook—2nd ed. CRC Press, 2007.
8. Software-Hardware Codesign. // IEEE Design & Test of Computers, January-March 2000. pp.92-99.
9. M L Vallejo, J C Lopez, ”On the hardware-software partitioning problem: System Modeling and partitioning techniques”, ACM TODAES, V-8, 2003.
10. K Ben Chehida, M Auguin, ”HW/SW partitioning approach for reconfigurable system design”, CASES 2002.
11. J Henkel, R Ernst, ”An approach to automated hardware/software partitioning using a flexible granularity that is driven by high-level estimation Techniques”, IEEE Transactions on VLSI, V-9, 2001.
12. R Ernst, J Henkel, T Benner. ”Hardware-software co-synthesis for microcontrollers”, IEEE Design and Test,V-10, Dec 1993.
13. Wayne Wolf. Embedded Computing Systems and Hardware/Software Co-Design. The VLSI Handbook—2nd ed. CRC Press, 2007.
14. Embedded C. Стандарт ISO/IEC TR 18037:2004.
15. Executable and Linking Format in Wikipedia. http://en.wikipedia.org/wiki/Executable_and_Linkable_Format.
16. Generic ELF Specification. http://www.linux-foundation.org/spec/book/ELF-generic/ELF-generic/book1.html.
17. M. Hartoog, J. Rowson, P. Reddy. Generation of Software Tools from Processor Descriptions for Hardware/Software Codesign. Design Automation Conference (DAC) 1997.
18. Lin Yung-Chia. Hardware/Software Co-design with Architecture Description Language. Programming Language Lab. NTHU. 2003.
19. Д.Ю. Булычев. Разработка программно-аппаратных систем на основе описания макроархитектуры. Сборник Системное программирование. Санкт-Петербург, 2004.
20. Z. Navabi. Languages for Design and Implementation of Hardware. The VLSI Handbook—2nd ed. CRC Press, 2007.
21. А.К. Поляков. Языки VHDL и VERILOG в проектировании цифровой аппаратуры. // М.: Солон-Пресс, 2003. 320 с.
22. П.Н. Бибило. Синтез логических схем с использованием языка VHDL. // М.: СОЛОН-Р, 2002. 384 с.
23. Volnei A. Pedroni. Circuit Design with VHDL. // MIT Press, 2004.
24. IEEE Standard VHDL Language Reference Manual. IEEE Std 1076-1987.
25. IEEE Standard Multivalue Logic System for VHDL Model Interoperability. IEEE Std 1164.
26. IEEE Standard VHDL Synthesis Packages. IEEE Std 1076.3-1997.
27. M. Rofoue, Z. Navabi. RT Level Hardware Description with VHDL. The VLSI Handbook—2nd ed. CRC Press, 2007.
28. Weng Fook Lee. Verilog Coding for Logic Synthesis. // John Wiley & Sons, 2003.
29. IEEE Standard Hardware Description Language Based on the Verilog Hardware Description Language. IEEE Std 1364-2005.
30. Z. Navabi. Register Transfer Level Hardware Description with Verilog. The VLSI Handbook—2nd ed. CRC Press, 2007.
31. Open SystemC Initiative. http://www.systemc.org.
32. IEEE Standard System C Language Reference Manual. IEEE Std 1666-2005.
33. S. Mirkhani and Z. Navabi. Register-Transfer Level Hardware Description with SystemC. The VLSI Handbook—2nd ed. CRC Press, 2007.
34. Stephen Bailey. Comparison of VHDL, Verilog and SystemVerilog. Model Technology White Paper.
35. Synopsys VCS http://www.synopsys.com/products/simulation/simulation.html
    http://www.synopsys.com/products/simulation/vcs_ds.pdf
36. Mentor Graphics ModelSim. http://www.mentor.com/products/fv/digital_verification/index.cfm.
37. Cadence NC-Sim. http://www.cadence.com/datasheets/4492C_IncisiveVerilog_DSfnl.pdf
38. Cadence Incisive Simulators. http://cadence.com/products/functional_ver/simulation/index.aspx
39. P. Mishra and N. Dutt. Architecture description languages for programmable embedded systems. // IEEE Proceedings Computers and Digital Techniques., Vol. 152, No. 3, May 2005.
40. W. Qin, and S. Malik. Architecture description languages for retargetable compilation. // The Compiler Design Handbook, CRC Press, 2002.
41. H. Tomiyama, A. Halambi, P. Grun, N. Dutt, A. Nicolau. Architecture Description Languages for Systems-on-Chip Design. // Proc. Asia Pacific Conf. on Chip Design Language, 1999, pp. 109–116.
42. Rainer Leupers. Retargetable Code Generation for Digital Signal Processors. Kluwer Academic Publishers, 1997.
43. M. Freericks. The nML Machine Description Formalism. Technical Report 1991/15, TU Berlin, Fachbereich Informatik, 1991.
44. A. Fauth, J. Van Praet, M. Freericks. Describing instruction set processors using nML. In Proc. of ED&TC, 1995.
45. Chess/Checkers Products. Target Compiler Technology. http://www.retarget.com/.
46. ISDL Project Homepage. http://caa.lcs.mit.edu/caa/home.html.
47. G. Hadjiyannis, S. Hanono, S. Devadas. ISDL: An Instruction Set Description Language for Retargetability. Design Automation Conference (DAC) 1997.
48. EXPRESSION Homepage. http://www.cecs.uci.edu/~aces/index.html.
49. Ashok Halambi, Peter Grun, Vijay Ganesh, Asheesh Khare, Nikil Dutt and Alex Nicolau. EXPRESSION: A Language for Architecture Exploration through Compiler/Simulator Retargetability, DATE 99.
50. P. Mishra, A. Shrivastava, N. Dutt. ADL-driven Software Toolkit Generation for DSE. ACM Transactions on Design Automation of Electronic Systems, pp. 1-31, 2006.
51. M. Reshadi, N. Dutt, P. Mishra. A Retargetable Framework for Instruction-Set Architecture Simulation. ACM Transactions on Embedded Computing Systems, Vol. 5, No. 2, pp. 431–452, May 2006.
52. Analog Devices Processor Development Tools. http://www.analog.com/processors/platforms/processorDevTools.html.
53. Texas Instruments Tools & Software Overview. http://focus.ti.com/dsp/docs/dspfindtoolswbytooltype.tsp?sectionId=3&tabId=2088&toolTypeId=1&familyId=44.
54. Freescale CodeWarrior Development Tools. http://www.freescale.com/webapp/sps/site/homepage.jsp?nodeId=012726&tid=FSH.
55. LSI DSP Products. http://www.lsi.com/networking_home/networking_products/dsps/index.html.
56. NXP (Philips Semiconductors) Development Tools for Microcontrollers. http://www.nxp.com/products/microcontrollers/support/development_tools/.
57. ARM RealView Development Tools. http://www.arm.com/products/DevTools/.
58. TASKING - Embedded Software Development Tools. http://www.tasking.com/.
59. Raisonance Embedded Development Tools. http://www.raisonance.com/.
60. Signum Embedded Development Tools. http://signum.com/.
61. Nohau (ICE Technology) Development Tools. http://www.icetech.com/.
62. Keil Embedded Development Tools. http://www.keil.com/.
63. Green Hills MULTI Integrated Development Environment. http://www.ghs.com/products/MULTI_IDE.html.
64. IAR Embedded Development Tools. http://www.iar.com/.
65. iSystem Solutions for Embedded System Development. http://www.isystem.com/.

Назад Содержание