片上系统设计中的事务级建模方法

3 事务级建模方法TLM

事务级建模方法TLM(Transaction Level Modeling)是为了解决以下问题而发展起来的，这些问题包括提供软件开发的早期平台；系统架构探索与验证；系统级模型在模块级验证中的应用。它用于建模可执行的平台，通常只描述硬件。所谓事务，一方面指把低层次的信息传输组合成的较高级别的传输，比如把读写一大块数据作为一个事务，它包含总线上的若干次突发传输，每个突发传输又会包含地址连续的多个数据传输；另一方面指不牵涉具体的信号，而是把传输中涉及到的信息分类作为整体表示。事务级建模方法把模块的功能和模块间的通讯分开建模，模块间通讯用事务来表示，接口用不含管脚细节的TF 方式，功能也用TF 方式，是否周期精确根据需要而定。通过提高抽象级别，并把分散在各模块中的通讯协议处理功能集成在专门的通讯模块中完成，极大地加快了系统仿真的速度。

软件工程师可以使用处理器指令集仿真器 ISS(Instruction Set Simulator)来测试程序，ISS 使用总线事务访问外部设备，总线事务通过总线功能模型连接到硬件模型，从而使软硬件测试过程无缝连接。以前的总线功能模型是PCA，相应的硬件模型是RTL，导致仿真速度很慢，现在通过使用事务作为内部模块间通信的方式，总线功能模型是 BCA，相应的硬件模型是TLM，软件模型、硬件模型和测试平台可以在较高的抽象级连接成整体，仿真速度快100倍以上，并可在设计周期中更早的阶段与ISS 一起作为软件运行的平台。具体可见示意图1。在 TLM 级实现可执行的规格有助于进行系统架构的性能分析，探索不同的架构方案；为RTL

设计提供参考模型和验证平台；可以作为软件开发的平台，优化软硬件划分方案。所以事务级的系统硬件可执行规格又称为可执行平台EP( Executable Platform. )。它是架构精确的，为软件开发和模块级的验证提供一个快速全功能的环境。当EP 作为底层RTL 模块的测试平台时，需要将相应的TLM 模块替换为目标RTL 模块与transactor 的组合，transactor 是SystemC的术语，作用是将一种抽象级的接口转换为另一种抽象级的接口。

图 1 由TLM 构成的可执行平台

由于高层模型(如算法模型)的仿真速度通常要比低一层的模型快10 倍或更多，同时高层模型可重用为低层次设计的参考模型，高层的可执行规格可作为低层设计模块的验证平台，因此经常需要将不同层次的模型混合仿真。把高层模型的对外接口用transactor 形式转换成低层模型的接口，就可以连接到整个系统上。

4 总结

系统级设计和验证包括从系统规格开始的设计输入、架构*估、功能验证、多层次多语言混合验证、软硬件协同开发及验证等高抽象度的描述方法和验证技术。SystemC 作为一种适用于多层次建模和仿真的高级语言，已被广泛应用于系统级设计和验证的多个领域，为研究不同的系统结构、进行算法*估、软硬件任务划分和软件开发提供了有效的方法。它能使整个团队使用一种语言来灵活地组合不同的抽象层次，使设计者优化系统的设计和验证流程。

事务级模型(TLM)与寄存器传输级(RTL)模型相比较，是在更高抽象级别上对系统硬件建模，在结构级的组件上交换数据或执行事件。事务级描述抽象度较高，比RTL 容易开发，这样在设计早期就可得到系统的硬件模型；TLM 比相应的RTL 模型仿真速度快100 倍以上，在TLM 级的平台上可以很快地运行软件，非常适合于架构和性能分析、早期的软硬件协同验证。