Tópicos em System-Level Design Introdução Sandro Rigo sandro@ic.unicamp.br 2o Semestre de 2006

A Indústria Eletrônica Maiores impulsos para avanços na tecnologia de circuitos integrados Extremamente competitiva Time-to-market reduzido Vida útil reduzida para o produto

A Indústria Eletrônica Dispositivos eletrônicos na visão do consumidor: Cada vez mais funcionalidades Cada vez mais rápidos Cada vez menores Cada vez mais baratos

A Indústria Eletrônica Visão do projetista: Um incessante aumento de complexidade !!! Novos padrões precisam ser rapidamente absorvidos Novas metodologias de projeto se fazem necessárias

A Indústria Eletrônica 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

Lei de Moore A Lei de Moore continua prevalecendo, com o número de transistores dobrando a cada 2 anos A já bem conhecida e repetida lei de Moore ainda vai prevalecer pelo menos pelos próximos 10 anos, segundo a Intel. Aqui está um gráfico da Intel, mostrando a evolução de sua linha de processadores com relação ao número de transistores, e como pode-se ver, em momento algum este gráfico mostrou queda, seguindo a lei de Moore. E a Intel já anuncia o processador de 1 bilhão de transistores já para 2007. Fonte: Intel

Tecnologia em CI – Estado da Arte 30 nanômetros:

Perdas por atraso no desenvolvimento 6 meses de atraso = - 33% de lucro

Processadores

Aumento da capacidade de memória

Processador x Memória

Consumo de energia Fonte: Intel

Modelo inicial de sistema Processador E/S Memória Hardware Especializado (DSP) Glue logic/ Bridge

System-on-Chip SoC Processador Hardware E/S Glue logic/ Bridge Memória Hardware Especializado (DSP) Glue logic/ Bridge

Multiprocessor System-on-Chip MPSoC E/S Processador Processador Memória Hardware Especializado (DSP) Glue logic/ Bridge

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

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

Fluxo de Projeto Antigo (Clássico) Especificação Projeto de Hardware Sem Comunicação Projeto de Software Protótipo Integração Validação Fabricação

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

Custo de corrigir um problema Verificação Teste do sistema Usuário Tempo

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

Fluxo de Projeto para SoC Particionamento HW/SW Especificação TLM Projeto de Hardware Projeto de Software Projeto concorrente de HW/SW Validação do Sistema Integração do Sistema Teste do Chip Fabricação

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

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.