复杂数学系统级芯片技术
摘要
集成电路制造技术的飞速发展，现在已经可以把一个完整的电子系统集成到一个芯片上，即所谓的系统级芯片(SoC)。系统级芯片的设计需要新的设计方法和建模工具。SystemC是OSCI(Open SystemC Initiative)组织制定和维护的一种开放源码的C++建模平台，它由一个定义良好的C++类库及仿真内核组成，支持对系统进行寄存器传输级，行为级和系统级的描述。SystemC的优点包括对软硬件联合设计的支持，更高效和方便的进行IP交换，以及在不同的抽象模型间复用测试基准的能力。
本文的研究内容首先是提出了一种基于SystemC的自顶向下的设计流程。这一设计流程基于系统的四层抽象模型：功能模型，事务模型，通信模型和实现模型。并以一个CSMA/CD MAC层协议的实现实例验证了这一设计流程，评估了SystemC在SoC设计中的优缺点。本文最后探讨了如何实现SystemC—VHDL的自动转换。采用Lex和Yacc作为辅助工具，实现了一个可以将部分SystemC代码转到VHDL的编译系统原型。
Due to the development of 1C technology,now a complex system can be integrated in a chip called system on chip(SoC).The design of SoC needs new design methodologys and modeling tools.SystemC is an open C++ modeling platform promoted by the Open SystemC Initiative ,which consists of a well defined set of C++ classes and a simulation kernel,supporting design abstractions at the register-transfer, behavioral,and system levels.The advantages of SystemC include the ability for hardware-software co-design,the ability to exchange IP easily and efficiently,and the ability to reuse test benches across different levels of modeling abstraction.
Firstly,a Top-Down design methodology based on SystemC is presented.The methodology is based on four system abstract models:Function Model,Transcation Model,Communication Model and Implementation Model.A CSMA/CD MAC protocol concrete example is presented to verify it,and Its advantages and disadvantages are also evaluated.Finally,the method for translating a SystemC source into an equivalent VHDL program is discussed.With the aided tools Lex and Yacc,a prototype of SystemC-VHDL translation system is implemented.
本文的研究内容首先是提出了一种基于SystemC的自顶向下的设计流程。这一设计流程基于系统的四层抽象模型：功能模型，事务模型，通信模型和实现模型。并以一个CSMA/CD MAC层协议的实现实例验证了这一设计流程，评估了SystemC在SoC设计中的优缺点。本文最后探讨了如何实现SystemC—VHDL的自动转换。采用Lex和Yacc作为辅助工具，实现了一个可以将部分SystemC代码转到VHDL的编译系统原型。
Due to the development of 1C technology,now a complex system can be integrated in a chip called system on chip(SoC).The design of SoC needs new design methodologys and modeling tools.SystemC is an open C++ modeling platform promoted by the Open SystemC Initiative ,which consists of a well defined set of C++ classes and a simulation kernel,supporting design abstractions at the register-transfer, behavioral,and system levels.The advantages of SystemC include the ability for hardware-software co-design,the ability to exchange IP easily and efficiently,and the ability to reuse test benches across different levels of modeling abstraction.
Firstly,a Top-Down design methodology based on SystemC is presented.The methodology is based on four system abstract models:Function Model,Transcation Model,Communication Model and Implementation Model.A CSMA/CD MAC protocol concrete example is presented to verify it,and Its advantages and disadvantages are also evaluated.Finally,the method for translating a SystemC source into an equivalent VHDL program is discussed.With the aided tools Lex and Yacc,a prototype of SystemC-VHDL translation system is implemented.
引文
[1]Anup Varna.Modeling and Synthesis with SystemC,Master thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University,2001年12月
[2]陈咏恩。SystemC，一种软硬件协同设计语言，电路与系统学报，第6卷第1期，2001年3月。
[3]SystemC Version 2.0 User's Guide, http://www.systemc.org,2001年1月。
[4]System Level Design Methodology with SystemC, http://www.ipsj.or.jp/members/SIGNotes/Eng/03/2001/104/article008.html.2002
[5]http://www.co-design.com/.2002年5月。
[6]Rainer D(?)mer,Daniel D. Gajsk and Andreas Gerstlauer.SpecC Methodology for High-LevelModeling, http://www.eda.org/edps/edp02/PAPERS/edp02-sl_4.pdf.2002年3月5
[7]Functional Specification For SystemC 2.0, http://www.systemc.org. 2001年1月。
[8]Preeti Ranjan Panda, SystemC-A modeling platform supporting multiple design abstractions,http://www.capsl.udel.edu/COMPILER/ISSS01/isss01/papers/2001/isss01/pdffil es/p075.pdf. 2002年2月14。
[9]Stuart Swan.An Introduction to System Level Modeling In SystemC2.0.http://www.dacafe.com/DACafe/TECHNICAL/Papers_PDF/SystemC.pdf.Cadence Design Systems, Inc. 2001年3月。
[10]Sudeep pasricha,Transaction level modeling of SoC with SystemC2.0,www.ics.uci.edu/～sudeep/publications/SnugPDF2002.pdf.2002年5月6日。
[11]雷震甲，马玉祥编著。计算机网络。西安电子科技大学出版署，1997年。
[12]IEEE Std 802.3 2000,http://ieee.org.2001年12月。
[13]陈火旺 刘春林等编著。程序设计语言编译原理。国防工业出版社。2000年1月。
[14](美)[劳顿](Kenneth C.Louden)著。编译原理及实践。机械工业出版社。2000年。
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[16]Bert Hubert。Lex and Yacc primer/HOWTO。http://www.ibiblio.org/pub/Linux/docs/HOWTO/other-formats/pdf/Lex-YACC-HOWTO.pdf。
[17]刘珂，郑学仁，李斌。软硬件协同设计语言SystemC在SoC设计中的应用。半导体技术第27卷第4期。
[18]石柯。基于SystemC的嵌入式系统软硬件协同设计。计算机应用研究，2002年第6期。
[19]装镇泉，胡庆生。电子设计自动化。北京：科学出版社，2000年。
[20]王毅平，张振荣。VHDL编程与仿真。北京：人民邮电出版社。2000年
[21]曾繁泰，陈美金。VHDL程序设计语言。北京：清华大学出版社，2000
[22]王志华，邓仰东。数字集成系统的结构化设计与高层次综合。北京：清华
大学出版社，2000年
[23]http://www.synopsys.com/products/cocentric_systemC/cocentric_systemC.html。2002年4月
[24]方钰，黄建文。Scilab/Scicos在硬件/软件联合设计中的应用。计算机工程。20002年6月。
[25]黄建文等。硬件/软件协同设计技术及应用。电气电子教学学报。2002年24卷第2期。
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[27]Diederik Verkest, IMEC, Leuven等。system level design using c++。http://www.cadenee.com/whitepapers/sys_lvl_des.pdf。2001年5月
[28]Rainer D"omer,Andreas Gerstlauer,Daniel Gajski。SpeeC Language Reference Manual。http://www.ics.uci.edu/～doemer/publieations/SpeeC_LRM_20.pdf。2002年4月。
[29]J.R.Armstrong and U.Roneno Modeling with SystemC: A Case Study。Proceedings of HDL 2001, San Jose, CA, pp158-164。
[30]lue semeria and Abhijit Ghosh, Methodology for Hardware/Software Co-verification in C/C++,http://chronos.stanford.edu/users/lucs/paper/HLDVT99/hldvt99_bw.pdf。2002
[31](美)布莱克，U.著。计算机网络：协议，标准与接口。人民邮电出版社。1991年。
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