Tópicos em System-Level
Design
Introdução
Sandro Rigo
[email protected]
2o Semestre de 2006
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1
A Indústria Eletrônica
• Maiores impulsos para avanços na
tecnologia de circuitos integrados
• Extremamente competitiva
• Time-to-market reduzido
• Vida útil reduzida para o produto
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2
A Indústria Eletrônica
• Dispositivos eletrônicos na visão do
consumidor:
• Cada vez mais funcionalidades
• Cada vez mais rápidos
• Cada vez menores
• Cada vez mais baratos
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3
A Indústria Eletrônica
• Visão do projetista:
• Um incessante aumento de complexidade !!!
• Novos padrões precisam ser rapidamente
absorvidos
• Novas metodologias de projeto se fazem
necessárias
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A Indústria Eletrônica
• ITRS 2005:
• Custo (do design) é a maior ameaça à
continuidade do roadmap para semicondutores
• Custos de fabricação (NRE): ~ milhões de U$
• Custo de Projeto: ~ dezenas de milhões de U$
• Tempos do ciclo de fabricação: ~ semanas
• Tempos no ciclo de projeto: ~ meses ou mesmo
anos
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5
Lei de Moore
A Lei de Moore continua prevalecendo, com o número
de transistores dobrando a cada 2 anos
Fonte: Intel
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Tecnologia em CI – Estado da Arte
30 nanômetros:
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Perdas por atraso no desenvolvimento
6 meses de atraso = - 33% de lucro
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8
Aumento da capacidade de memória
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10
Processador x Memória
100,000
10,000
1,000
Performance
CPU
100
10
Memory
1
Year
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11
Consumo de energia
Fonte: Intel
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Modelo inicial de sistema
Processador
E/S
E/S
E/S
Memória
Hardware
Especializado
(DSP)
Glue logic/
Bridge
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E/S
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System-on-Chip
SoC
Processador
E/S
E/S
E/S
Memória
Hardware
Especializado
(DSP)
Glue logic/
Bridge
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E/S
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Multiprocessor System-on-Chip
MPSoC
Processador
Processador
E/S
E/S
E/S
Memória
Hardware
Especializado
(DSP)
Glue logic/
Bridge
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E/S
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Onde estão os problemas?
• Hardware
•
•
•
•
•
•
•
Acesso à memória externa
Acesso aos periféricos externos (e internos?)
Conversão de níveis de tensão
Transposição de domínios de freqüência
Especificação correta da capacidade da FPGA
Mapeamento dos pinos de I/O
Depuração
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Onde estão os problemas?
• Software
•
•
•
•
•
•
Compilador
Depurador
Boot Loader (Monitor de Hardware)
Sistema Operacional
Drivers para periféricos
Inteligência do dispositivo final
• Interface com usuário
• Configuração remota
• Tolerância a falhas
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Fluxo de Projeto Antigo (Clássico)
Especificação
Projeto de
Hardware
Sem
Comunicação
Projeto de
Software
Protótipo
Integração
Validação
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Fabricação
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Por que não é adequado?
• Era comum projetistas partirem de uma
especificação em papel diretamente para um
implementação RTL
• Times de hardware e software não interagem
• Problemas que poderiam ser descobertos na fase inicial só
aparecem na prototipação, onde é muito mais caro corrigir
• Alta complexidade leva a alto tempo de
desenvolvimento
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Custo
Custo de corrigir um problema
Verificação
Teste do sistema
Usuário
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Tempo
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Solução???
• Abstração !!!
• É uma técnica poderosa para atacar a
alta complexidade;
• Esconde detalhes desnecessários nas
fases iniciais: pinos, latências, gates
• Quanto mais detalhes, mais baixo o
nível de abstração
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Fluxo de Projeto para SoC
Especificação
Projeto de
Hardware
Validação do
Sistema
Particionamento
HW/SW
TLM
Projeto
concorrente
de HW/SW
Projeto de
Software
Integração
do Sistema
Teste do Chip
Fabricação
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Transaction Level Modeling (TLM)
• Alto nível de abstração: modelo do sistema todo,
verificação
• Tipicamente usado para simulação funcional
(temporizada ou não), modelagem de plataformas e
testbenches
• Comunicação é modelada separado da
funcionalidade
• Transferência de dados é feita através de chamadas
de funções
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Referências
•
SystemC from the Ground-up - David C. Black e Jack Donovan,
Kluwer Academic Press, 2004
•
System Design with SystemC. Thorsten Grötker, Stan Liao, Grant
Martin and Stuart Swan. Kluwer, 2002.
•
Transaction Level Modeling in SystemC – Adam Rose, Stuart Swan,
John Pierce, Jean-Michel Fernandez, OSCI TLM Working Group
•
Transaction Level Modeling with SystemC – TLM Concepts and
Applications. Frank Ghenassia (Ed.). Springer, 2005.
•
Artigos de conferências como DAC, DATE e ISSS.
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