04/junho/2014. Open Virtual Platform  Introdução  Plataformas Virtuais  OVP ◦ Conceitos ◦ APIs ◦ Modelos de processadores ◦ Exemplos  HeMPS OVP 2.

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1 04/junho/2014

2 Open Virtual Platform  Introdução  Plataformas Virtuais  OVP ◦ Conceitos ◦ APIs ◦ Modelos de processadores ◦ Exemplos  HeMPS OVP 2

3 Open Virtual Platform  Desenvolvimento de um projeto SoC é altamente complexo ◦ Otimização de energia ◦ Testabilidade ◦ Verificação ◦ Time-to-market  Proposto uso de PBDs (Platform Based Design) ◦ Reduzir os riscos no desenvolvimento ◦ Diminuir os custos do projeto ◦ Menor tempo 3

4 Open Virtual Platform  Usa-se modelagem em nível de sistema ◦ Descrever aspectos de hardware em alto nível de abstração ◦ Detalhes desnecessários aos modelos podem ser ocultados  Descrição em software ◦ Simulações mais rápidas ◦ Facilidade na descoberta de erros  Fornecimento de estimativas que auxiliam na tomada de decisões no decorrer do projeto 4

5 Open Virtual Platform Plataformas Virtuais 5

6 Open Virtual Platform  Possibilita o desenvolvimento paralelo de Hardware e Software  Descreve-se um conjunto de modelos de hardware, representam um sistema completo  Análise antecipada de problemas de projeto ◦ Consumo de energia ◦ Tráfego de barramento ◦ Uso de memória ◦ Eficiência dos componentes ◦ Desempenho do sistema 6

7 Open Virtual Platform  Benefícios ◦ Menor Custo de Desenvolvimento ◦ Aumento da Qualidade ◦ Redução de riscos envolvidos com o Desenvolvimento de Software  Simulação de um hardware real  Integração do hardware com o software é feita desde o início do processo de implementação 7

8 Open Virtual Platform  São parametrizáveis ◦ Tamanho da memória ◦ Profundidade de buffer ◦ Tipos de processadores ◦ Periféricos  Projetistas de Hardware configuram a plataforma virtual e disponibilizam para os engenheiros de software  Tempo de desenvolvimento do produto é reduzido significativamente 8

9 Open Virtual Platform Virtual 9 Especificação Plataforma Desenv. HW Desenv. SW Especificação Plataforma Produto Final Tradicional Desenv. HW Desenv. Modelo Desenv. SW

10 Open Virtual Platform OVP 10

11 Open Virtual Platform  Desenvolvida em 2008  Ferramenta open source, flexível e com licença para 90 dias  Simulação rápida  Configuração de plataformas homogêneas e heterogêneas é simples 11

12 Open Virtual Platform  Três componentes básicos ◦ OVP models  Consiste em um grupo de modelos de processadores que são disponibilizados gratuitamente para serem usados ◦ OVP APIs  Possibilitam a descrição do comportamento de processadores e periféricos para gerar plataformas virtuais. As APIs são escritas em linguagem C/C++  OVP é composto por quatro APIs ◦ OVPsim  Ferramenta utilizada para gerar os simuladores das plataformas descritas com as APIs 12

13 Open Virtual Platform Modelos 13

14 Open Virtual Platform  OVP contém mais de 75 modelos de processadores  Modelos disponíveis na página do OVP para download  Cada modelo contém seu crosscompiler, deve-se baixar o toolchain do modelo requerido  Toolchain está disponível para download na mesma seção do seu modelo, no site do OVP 14

15 Open Virtual Platform  Principais modelos ◦ ARC (Argonaut Risc Core) ◦ MIPS (Microprocessor Interlocked Pipeline Stages) ◦ ARM (Advanced Risc Machine) ◦ PPC (PowerPC) ◦ OpenRISC (OpenCores) ◦ Renesas ◦ Xilinx Microblaze 15

16 Open Virtual Platform  ARC ◦ Fabricado pela empresa Synopsys ◦ Automação de projetos eletrônicos  OVP contém três famílias de processadores 32-bits  ARC 600  ARC 700  ARC EM  Contém soluções para otimização de codecs para aplicações Áudio/Vídeo  ARC Audio  ARC Video 16

17 Open Virtual Platform  MIPS ◦ Atua no mercado de semicondutores por mais de duas décadas ◦ Soluções para aplicações gráficas, vídeo, entretenimento, comunicações (VoIP) e redes 17

18 Open Virtual Platform  MIPS ◦ OVP contém duas famílias  MIPS 32  MIPS 64 ◦ Adaptados novos modelos  MIPS 32 OR1K  MIPS 32 Aptiv  MIPS M14K 18

19 Open Virtual Platform  ARM ◦ Utiliza tecnologia avançada para produtos digitais, wireless, rede, entretenimento, automotivo, segurança e dispositivos de armazenamento ◦ Aproximadamente 20 bilhões de chips no mercado ◦ Microprocessadores RISC 19

20 Open Virtual Platform  ARM ◦ OVP contém duas famílias  ARM Classic  Cortex ◦ Classic  ARM4-11 ◦ Cortex  Cortex-A, Cortex-R e Cortex-M 20

21 Open Virtual Platform  PowerPC ◦ No mercado desde 1990 ◦ Sociedade entre Motorola, IBM e Apple ◦ Utilizado no mercado automotivo, infraestruturas wireless e servidores ◦ Computação para propósito geral ◦ OVP contém um modelo  mpc82x 21

22 Open Virtual Platform  OpenRISC ◦ Fabricado pela OpenCores ◦ Maior desenvolvedor de processadores open source. ◦ OVP contém um modelo de processamento  OpenRISC OR1K 22

23 Open Virtual Platform  Renesas ◦ Fabricado pela Renesas Electronics ◦ Atua na área de micro controladores, sistemas automotivos e dispositivos de potência ◦ Microprocessadores de 32 e 16 bits 23

24 Open Virtual Platform  Renesas ◦ OVP contém três famílias  V850  M16C  R8C 24

25 Open Virtual Platform  Xilinx MicroBlaze ◦ Atua no segmento de FPGAs, SoCs e circuitos 3D ◦ MicroBlaze é um RISC de 32 bits com arquitetura Harvard  Acessa a memória de dados separadamente da memória de programa 25

26 Open Virtual Platform APIs 26

27 Open Virtual Platform  ICM (Innovative CPU Manager) ◦ API responsável pela configuração da plataforma ◦ As funções da ICM são responsáveis por instanciar todos os componentes do sistema  Processadores  Memórias  Periféricos 27

28 Open Virtual Platform 28

29 Open Virtual Platform  VMI (Virtual Machine Interface) ◦ A VMI é utilizada para realizar a descrição do processador ◦ Descreve-se instruções do processador ◦ Pode-se criar novos modelos de processadores ◦ Suporta RISC e CISC ◦ Suporta qualquer formato de instruções 29

30 Open Virtual Platform  VMI (Virtual Machine Interface) ◦ Principais características do VMI  Instruções de decode  Instruções de comportamento  Cache L1  Tratamento de exceções  Controle Assíncronos 30

31 Open Virtual Platform  PPM e BHM ◦ PPM (Peripherals Models) ◦ BHM (Behavioral Models) ◦ São utilizados para descrição de modelos de comportamento em hardware e software que sejam periféricos ao processador ◦ Estes modelos executam em um ambiente protegido, sem comprometer a simulação ◦ São executados no PSE (Peripheral Simulation Engines) 31

32 Open Virtual Platform  BHM ◦ Modelagem de comportamento ◦ Processos, eventos, delays ◦ Inicializa processos ◦ Aguarda por evento ou tempo ◦ Debug através de output 32  PPM ◦ Modelagem de periféricos ◦ Interface com a plataforma ◦ Conexão com barramento ◦ Conexão com a rede

33 Open Virtual Platform  PPM e BHM ◦ Modelos descritos com esta API devem ser compilados com um toolchain PSE. ◦ Conceitos similares ao SystemC 33

34 Open Virtual Platform 34

35 Open Virtual Platform 35 Instalação do Modelo

36 Open Virtual Platform  Modelos e seus toolchains são encontrados na página do OVP 36

37 Open Virtual Platform 37 Exemplo Single Processor

38 Open Virtual Platform 38 Exemplo MultiProcessor

39 Open Virtual Platform 39 HeMPS OVP

40 Open Virtual Platform  Níveis de abstração ◦ VHDL ◦ SystemC ◦ OVP 40

41 Open Virtual Platform 41 OVP (NoC and CPU) - simulação sem noção de tempo + menos tempo de simulção + maior debugabilidade + flexibilidade de modelagem RTL SystemC NoC + ISS (CPU) + plataforma com precisão de clock tempo de simulação intermediário - menor debugabilidade RTL VHDL implementation + plataforma com precisão de clock + noção de área e power - maior tempo de simulação - menos debugabilidade

42 Open Virtual Platform  Exemplo prático da HeMPS S2 42 dijkstra app S1 Div

43 Open Virtual Platform 43 HeMPS SC vs OVP

44 Open Virtual Platform 44 Dúvidas?