可用于嵌入式软硬件开发和系统架构的虚拟系统原型

虚拟系统原型在无线设计中的应用举例

在单芯片系统的开发中，无线系统设计是最复杂也是竞争最激烈的领域。越来越多领先的无线设计公司开始利用虚拟系统原型技术提高设计生产力、缩短上市时间，并降低风险。以下介绍的无线设计在一块芯片中容纳了两个处理器内核、一个DSP、多级存储器、6种复杂的多层总线结构、一个实时操作系统、超过30个外设，外加超过两百万行代码。这款手机的SoC具备GSM控制功能、多媒体功能、二维和三维图形处理功能、相机接口，以及一系列诸如WiFi和USB之类的其他接口。

图3：传统的手机设计流程和利用虚拟系统原型的手机设计流程的比较

以前的项目结束后，这个设计小组决定必须改变传统的“先硬件后软件”的设计方法才能满足日益缩短的上市时间需求。

采用VSP的结果

他们选择了VaST Systems提供的虚拟系统原型方案，这不但是一个高性能的方案，而且丝毫无损设计精度。从系统架构阶段直到软硬件协同开发和验证阶段都可以采用同一个VaST处理器模型(虚拟系统原型的核心)。

根据配置的不同，VaST处理器模型在仿真单处理器时，在保持原有的周期、寄存器和定时精度的同时，速度在50到200MIPS之间；在仿真带分层存储器结构和多级总线的多内核系统时，在保持周期精度的同时速度可达10到100MIPS。

首先，系统架构师利用VSP进行系统架构研究和分析。VSP能够运行基于应用的软件，因此设计师可以据此考虑缓存的大小、处理器的处理能力等性能问题，同时还可以检查出系统中潜在的资源共享、同步和总线带宽问题。此外，利用VSP，设计小组还可以在真实系统的环境下检查第三方IP。

有了VSP，软件开发人员可以提前几个月开始编写系统中的关键函数(例如系统初始化程序、硬件抽象层、RTOS/OS及其相关的设备驱动程序、中间件软件，甚至是嵌入式应用的代码)，然后再进入传统的硬件、软件开发流程。

在使用VSP之后，这家公司发现他们的竞争优势得到了很大提升，于是决定继续将VSP技术作为其首选设计方法。

本文小结

嵌入式系统不论从绝对数量还是从复杂度来说都在飞速地发展，而且在嵌入式系统中，通过软件实现的功能越来越多。

传统的先硬件后软件的设计方法对这种复杂的嵌入式系统开发已不再适用。因为不但从质量还是从生产力的角度说，软件和硬件都必须同时开发和验证。

人们早期所作的用软件来建模硬件系统的尝试存在很多问题，包括要求设计师创建并维护模型的多个“角度”。要解决这些问题，硬件系统的软件模型必需同时具备快速和准确两个特点。具备了这两个特点的模型就有可能既适用于系统架构阶段，又能成为出色的软硬件协同开发参考模型。

VaST Systems提供的技术和方法能够在不损失速度和精度的前提下提供快速准确的虚拟处理器模型(嵌入式系统的核心)。已经有设计团队采用了我们的系统原型，根据配置的不同，该模型在单处理器内核系统中的仿真速度可达50到 200 MIPS，在带分层存储器结构和多级总线的多内核系统中可达10到 100 MIPS。

图2：利用VSP技术，软件开发可以在硬件就绪前9个月甚至更早开始。

一家领先的手机嵌入式系统供应商采用了虚拟系统原型 技术，并在硬件就绪之前9个月就开始了软件开发。用他们的话说，采用虚拟系统原型 技术可谓“用更少的成本和更短的开发时间设计出更好的产品”。

作者：

Russell Roan

高级应用工程师

VaST Systems公司