基于可配置处理器的soc系统级设计方法

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1、基于可配置处理器的SoC系统级设计方法基于可配置处理器的SoC系统级设计方法邵洋1,2单睿张铁军'侯朝焕'(中国科学院声学研究所,北京100080)(中国科学院研究生院,北京100039)E—mail:mindyshy@gmail.con摘要论文对一种经过改进的SoC系统级快速设计方法进行了介绍和研究.该设计基于可配置处理器核,在设计早期阶段对SoC系统快速建模.以获得针对具体应用算法的最优性能.同时,利用软硬件协同设计方法,得到硬件结构模型和软件开发平台.实验结果表明,该方法不仅灵活,而且设计周期

2、短,减少了设计工作量.关键词片上系统SoC系统级设计软硬件协同设计指令集扩展文章编号1002—8331一(2006)26—0096—03文献标识码A中图分类号TP36ANewSystemLevelMethodologyforSoCDesignBasedonReconfigurableProcessorSHAOYang,SHANRuiZHANGTie-janHoUChao-huan(InstituteofAcoustics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080)

3、(GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,Beijingl00039)Abstract:AnimprovedmethodologytodesignSoCsystembasedonconfigurableprocessorXtensaispresentedinthispaper.Themostimportantaimofthismethodistomodelaretargetableprocessormodelattheearlystageofthes

4、ys—tenleveldesign,SOastogetoptimumresultsforspecificapplications.Alsoituseshardware/softwareCO-designforhardwarearchitecturemodelandsoftwaredevelopingplatform.Moreover,thisflexibledesignmethodologyhelpstospeeduptime—to—marketandeasemanualwork.Keywords:

5、SoC,systemleveldesign,HW/SWco-design,instructionsetextensionl引言当今嵌入式系统应用得越来越广泛.然而由于嵌入式系统对性能和功耗的严格要求,使得以通用处理器(GPP,GeneralPurposeProcessor)为核心的SoC(System—on—Chip)系统不能很好的满足嵌入式应用的需求:另一方面,虽然专用集成电路(ASIC,ApplicationSpecificIntegratedCircuit)设计能达到较好的性能和功耗,但ASI

6、C主要针对某一个应用算法的硬件实现,缺乏灵活性.以专用指令集处理器ASIP为核心的嵌入式SoC系统兼具有效性和灵活性,所以成为SoC系统中处理器设计的一个重要发展方向【,"?】.另外,随着设计复杂度的增加,传统的RTL级和行为级设计越来越不能满足下一代硬件系统设计的要求【-3】:而且,对系统性能,成本等影响非常大的一个因素是如何在系统级对硬件结构进行选择,所以下一代硬件系统设计需要对SoC系统进行系统级的描述和建模.利用系统级设计平台和行之有效的设计方法,可以从复杂的设计空间中对各种体系结构进行评估

7、,找到满足设计复杂度,灵活性,性能和成本等需求的最优的系统体系结构【.针对嵌入式系统应用,尤其是对数据流媒体应用对于高性能和低功耗的迫切需求,本文介绍了一种改进的SoC系统级设计方法,在现有的通用处理器原型基础上,根据具体应用对性能,成本等参数的要求,利用软硬件协同设计,对系统硬件模型进行修改,定制指令集体系结构(InstructionSetArchitecture,ISA),开发相应的软件环境,设计针对数据流驱动SoC的核心部件——处理器模型.该设计方法能够很好的优化SoC系统.解决SoC系统对高

8、性能,低功耗和低设计成本的需求.2系统级SoC设计方法2.1设计流程我们从可执行的系统原型开始设计,利用指令集仿真器(ISS,InstructionSetSimulator)~目标代码进行仿真,采用改进的系统级SoC设计方法,设计满足应用需求的SoC核心部件处理器的硬件模型和软件环境.具体的系统级设计流程见图1所示.2.1.1系统仿真和性能分析在考虑如何对某个算法进行加速之前,由于目标是设计针对某类具体应用的SoC模型,需要分析该类算法的运算量和执行时间,所以我们首先