嵌入式系统软硬件协同模拟验证环境设计与实现

介绍了一个嵌入式系统软硬件协同模拟验证环境，该环境以指令集模拟器和事件驱动硬件模拟器为基本框架，并由总线调度模型和总线界面模型提供软硬件模拟交互界面。重点讨论该环境中软硬件模拟器之间的接口设计与实现方法，最后给出一个嵌入式系统协同验证的应用实例。     

基于ISS和硬件模拟器的协同模拟关键技术研究

提出一种在嵌入式系统软硬件协调设计中对系统功能进行验证的软硬件协同模拟方法．该方法使用指令集模拟器(ISS)和事件驱动硬件模拟器分别完成软硬件的模拟，并采用C 语言构造处理器的总线功能模型，实现软硬件模拟器的信息交互．重点讨论指令集模拟器、总线功能模型以及硬件模拟器协同模拟接口的设计与实现方法，同时还给出了软硬件模拟器之间的同步算法．     

实时嵌入式系统协调设计的行为验证模型

嵌入式系统协调设计中，通常采用协同验证方法检验系统设计的正确性，目前比较常用的验证手段有行为验证和基于处理器结构的指令集模拟．指令集模拟从底层时序关系模拟CPU功能，通过建立与硬件模拟器连结关系来验证软硬件接口．指令集模拟的主要特点是模拟精度高，但模拟速度慢，对于不同的CPU结构需要构造不同的指令集模拟器．文中研究一种基于RTOS实时嵌入式系统行为验证模型，通过扩展RTOS功能，建立RTOS软件模拟器，实现RTOS模拟器和VHDL／VerilogHDL协同模拟交互．RTOS模拟器把嵌入式软件功能代码、CPU接口代码以及定制硬件驱动代码分开，实现嵌入式软件设计与硬件平台的弱相关，从更高层次验证系统功能。     

软硬件协同模拟的通信同步算法设计与实现

协同模拟技术是嵌入式系统软硬件协调设计的关键技术之一,它在整个设计过程中对系统起着功能验证和性能预测的作用。采用指令集模拟和硬件事件驱动模拟器相结合的协同模拟技术是一种高效的、低代价的嵌入式系统协同验证方案,但解决指令集模拟器和硬件模拟器之间的同步问题是保证协同模拟正确性和提高模拟效率的关键。文章介绍了一种基于Windowssockets和Lock-step的协同模拟通信同步算法,最后介绍了几种降低通信开销,提高协同模拟效率的方法。     

嵌入式系统软硬件协同验证中软件验证方法

随着集成电路及计算机技术的发展,嵌入式系统设计变得越来越复杂．复杂的嵌入式系统设计,通常采用验证的手段检验系统设计的正确性,硬件验证通常是在硬件设计描述的基础上建立用于模拟硬件功能的硬件模拟器;软件验证常用的方法是建立处理器功能模型(指令集模拟器ISS),逐条解释嵌入式软件在目标机器上的执行过程,产生模拟输出,驱动外围电路(即硬件设计)．指令集模拟器从底层时序关系模拟嵌入式软件在目标CPU上运行过程．对于复杂嵌入式系统设计,ISS模拟速度通常成为协同模拟瓶颈．基于RTOS的嵌入式软件快速验证方法可以有效地提高软件模拟速度,扩展RTOS功能,适应协同模拟需要,建立硬件模拟驱动,实现软件和硬件模拟器通信连接和协同模拟同步控制．基于RTOS的嵌入式软件验证方法以编译代码模型为基础,从系统行为级验证嵌入式软件功能,验证速度快．在实际应用中,该方法和ISS验证相结合,能够实现更有效、更快速的嵌入式系统协同验证．最后以几个典型硬件设计为基础,编写相应的控制软件,进行软硬件协同验证实验,实验结果数据说明该验证方法实用、有效、快速．     

面向专用指令集处理器设计的软硬件协同验证

为提高专用指令集处理器设计中的验证效率和覆盖率,将专用指令集处理器的寄存器传输级设计验证与汇编器、指令集模拟器等软件开发工具的测试相结合,提出一种软硬件协同验证方法。该方法按照覆盖率要求由软件自动产生测试程序和数据,将利用汇编器产生的机器指令输入到指令集模拟器和硬件仿真工具分别进行软硬件仿真,通过软硬件仿真结果自动比对得出联合验证结果。实践证明,该方法能够有效提高验证效率和覆盖率,缩短验证周期。     

一种融合FPGA和ISS技术的软硬件协同验证方法

建立了一种基于硬件加速器FPGA 和指令集模拟器ISS对嵌入式系统功能进行软硬件协同验证的方法。针对此方法的实现,分析了协同验证过程中软硬件交互技术,并给出总线功能模型BFM结构及其实现方法。经实例验证分析表明,基于FPGA和ISS的协同验证方法,在对嵌入式应用系统验证中与其他几种常用方法比较具有较明显的优势。     

采用动态译码缓存的高速指令集模拟器

指令集模拟器是计算机体系结构研究和SoC软硬件协同设计的重要工具，模拟器的性能和灵活性是影响设计和验证效率的重要因素。解释型指令集模拟器具有很好的灵活性，在操作系统等涉及到自修改代码的模拟中具有不可替代的作用。该文给出了一个高性能解释型指令集模拟器的设计，它具有很高的模拟精度和很好的灵活性；同时指令集模拟器采用了动态译码缓存等优化技术，使其具有很高的模拟性能。以ARM7指令集模拟器为实例，所提出的优化技术同样适用于其它现心RISC体系结构。     

ECC专用指令处理器软硬件协同设计

提出了一种专用指令处理器的软硬件协同设计方法,该方法可以在设计的早期阶段对处理器进行系统探索和验证.根据椭圆曲线密码算法的特点,并按照专用指令处理器的设计原则,以椭圆曲线密码运算基本操作及运算存储特性为基础,设计了超长指令字ECC专用指令处理器的指令集结构模型.根据处理器的指令集结构模型,以指令模拟器为基础,搭建了处理器的软硬件协同验证平台,从系统设计、RTL描述和FPGA硬件原型3个不同层次对处理器进行了验证.     

SPARC平台模拟器源码级调试系统的研究与实现

软件模拟器采用软件思想模拟真实硬件工作情况,作为嵌入式系统研究的基础研发工具,被广泛应用于体系结构设计调优、软硬件协同设计领域。研究提出一种在SPARC指令集模拟器平台上实现源码级调试系统的方法,一方面该方法使用SPARC交叉调试器对运行于SPARC指令集模拟器上的应用程序进行源码级调试,有效避免了单独实现源码级调试器所带来的调试信息解析困难、可靠性难以验证的弊端;另一方面提出了在集成开发环境下源码级调试系统的高效集成机制,有效解决了进程间切换延时开销大、界面僵死等问题,为SPARC平台嵌入式系统开发人员提供了一种支持图形化界面的高可靠性源码级调试系统。通过具体实现分析,对整个调试系统进行了性能评估。     

嵌入式协调设计中的系统级验证方法及应用

协同验证是在嵌入式系统协调设计过程中用以检验系统功能是否正确的有效手段。由于精确指令集模拟器模拟的细节多、速度慢,通常成为复杂嵌入式系统协同验证的瓶颈,因此提出使用RTOS软件模拟器和指令集模拟器相结合的多层次验证方法,提高了复杂嵌入式系统的验证速度,并通过某图像压缩系统的验证实例,说明该验证方法的有效性。     

嵌入式系统协同验证环境的设计与实现

介绍了一个用来验证嵌入式系统硬件／软件,及其交互功能的硬件／软件协同验证环境,硬件／软件功能分别使用系统提供的ＥＨＤＬ语言及ＥＳＤＬ语言设计和描述,该协同验证环境由嵌入式软件调试器和嵌入式硬件模拟器组成,其采用了指令集结构的协同模拟模型,利用该集成环境,硬件／软件的设计错误可以在系统制造之前被发现并修改。     

指令集仿真器的关键技术

为适应嵌入式系统开发中对指令集仿真器仿真速度的要求,提出一种改进的指令集仿真技术.该技术在现有的静态多核仿真器基础上引入指令预处理、动态译码缓存、多线程C函数生成和动态调度运行等技术,以实现对仿真器性能的优化.该技术已成功应用于中国科学院微电子所自主研发的IME-Diamond DSP处理器的多核指令集仿真器OPT-ISS中.实际应用程序测试结果表明,该技术在仿真速度提升方面有明显效果.     

FILESPPA: Fast Instruction Level Embedded System Power and Performance Analyzer

In the low power embedded systems design, it is important to analyze and optimize both the hardware and the software components of the system. The power consumption evaluation of the embedded systems is very slow procedure using the instruction-level power models into the simulator. Moreover, a huge number of simulations are needed to explore the power consumption in the instruction memory hierarchy to find the best cache parameters of each hierarchy’s level. In this paper we present a methodology which is aiming to estimate the system power consumption in short time, without simulation. The proposed methodology is based on the fast instruction analysis using instruction level power models, cache memory and memory power models. Based on the proposed methodology a software tool was developed named FILESPPA in order to automate the methodology’s steps for the MIPS processor architectures. The experimental results show the efficiency of the proposed methodology and tool in term of estimation accuracy, reducing the system power estimation time of the simulation technique.     

基于源代码分析的嵌入式软件高速仿真

现有嵌入式软件仿真工具的应用受到仿真速度等不足的限制。在一些领域中,此处介绍的方法将是更好的解决方案。该方法使用自行开发的分析器将嵌入式软件的源代码转换为ANSIC／C＋＋代码,并将其与仿真专用的函数库编译连接。最终生成的PC上的可执行程序就是目标嵌入式软件及其硬件平台的模型。由于具备可以达到目标系统运行速度数百倍的仿真速度,和合理的仿真精确度,该方法可以在设计空间探索阶段和算法级嵌入式编程中取代常用的开发工具包以及ISS,并有效缩短开发周期。