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MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardwarehttp://www.ic.unicamp.br/~sandro

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Tópicos em System-Level Tópicos em System-Level DesignDesign

Sandro [email protected]

2o Semestre de 2006

IntroduçãoIntrodução


2

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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• Dispositivos eletrônicos na visão do consumidor:• Cada vez mais funcionalidades• Cada vez mais rápidos• Cada vez menores• Cada vez mais baratos


4


• 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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• 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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Lei de Moore

Fonte: Intel

A Lei de Moore continua prevalecendo, com o númerode transistores dobrando a cada 2 anos


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Tecnologia em CI – Estado da Arte

30 nanômetros:


8

Perdas por atraso no desenvolvimento

6 meses de atraso = - 33% de lucro


10

Aumento da capacidade de memória


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Processador x Memória

Year

Performance

1

10

100

1,000

10,000

100,000

CPU

Memory


12

Consumo de energiaFonte: Intel


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Modelo inicial de sistema

Glue logic/Bridge

Hardware Especializado

(DSP)

E/S

E/S

E/S

E/S

Memória

Processador


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System-on-Chip

Processador

Glue logic/Bridge


(DSP)

E/S

E/S

E/S

E/S

Memória

SoC


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Multiprocessor System-on-Chip

Processador

Glue logic/Bridge


(DSP)

E/S

E/S

E/S

E/S

Memória

MPSoC

Processador


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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

Projeto de Software

Protótipo

Integração

Validação Fabricação

Sem Comunicação


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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 de corrigir um problemaC

usto

TempoVerificação Teste do sistema Usuário


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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

Teste do ChipIntegração do Sistema

Validação do Sistema

Fabricação

Particionamento HW/SW TLM

Projeto de Hardware

Projeto de Software

Projeto concorrente de HW/SW


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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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