MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware 1 Tópicos em System-Level Design Tecnologia de Projeto Sandro Rigo

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1 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 1 Tópicos em System-Level Design Tecnologia de Projeto Sandro Rigo sandro@ic.unicamp.br 2 o Semestre de 2006

2 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 2 Tecnologia de Projeto Possibilita concepção, implementação e validação dos sistemas eletrônicos; Inclui ferramentas, bibliotecas, processo de fabricação e metodologias; Custo é a maior ameaça à continuidade do roadmap para semicondutores ITRS até 2003: design productivity gap –# transistores > habilidade de aproveitá-los

3 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 3 Impacto de DT no custo de implementação de SoC-PE

4 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 4 Impacto de DT no custo de implementação de SoC-PE O custo estimado de projeto para SoC-PE é $20M Seria $900M se os avanços em DT ocorridos entre 1993 e 2005 não tivessem acontecido 80% do custo pode estar no software Custo de verificação cresceu exponencialmente se comparado ao de manufatura O número de engenheiros de verificação é maior que o de projetos.

5 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 5 Desafios para Tecnologia de Projeto Dois tipos básicos: complexidade no silício (fabricação) e complexidade do sistema; Especificação e validação se tornam desafios; Reuso: projeto hierárquico, integração de componentes heterogêneos

6 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 6 Desafios para Tecnologia de Projeto Verificação: design for verifiability, reuso, system-level e software Projeto de software embarcado: co- design, verificação Gerenciamento: tamanho do time, projeto colaborativo, aprimoramento do processo

7 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 7 Metodologia de Projeto Metodologia vem se tornando mais desafiadora do que ferramentas Conseguimos colocar um sistema extremamente complexo em um único chip. Mas como explorar esse potencial de maneira confiável e viável em termos de custo?

8 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 8 Metodologia de Projeto Cada nova geração da tecnologia tras novas questões: –Requer novas análises e novas ferramentas devem ser desenvolvidas para ajudar o projetista em suas decisões críticas Outro desafio é determinar qual a melhor seqüência para atacar essas questões –Minimizar iterações no fluxo de projeto

9 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 9 Metodologia de Projeto Componentes críticos ainda são projetados em baixo nível: RTL ou gate- level –Requer novas análises e novas ferramentas devem ser desenvolvidas para ajudar o projetista em suas decisões críticas Cada avanço no nível de abstração requer novas ferramentas!!! –Analisar os trade-offs possíveis –Mapear os resultados ao nível inferior

10 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 10 Metodologia de Projeto Mas …para o contínuo avanço na produtividade a solução é: Abstração e Automação Daí o grande crescimento de system- level design e da indústria de ESL

11 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 11 System-level Design Reuso de HW e SW é conceito chave –Ganhos de produtividade estimados em 200% Cores, ou IPs, reutilizáveis trazem ganho na produtividade: –São pré-verificados, diminuem a complexidade Teste reutilizáveis –Facilitam e aceleram a verificação

12 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 12 System-level Design Bibliotecas de software (módulos) –Aceleram o desenvolvimento Possibilitam a criação de um SoC composto por blocos complexos rapidamente

13 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 13 Platform-Based Design Extensão ao reuso de cores Objetivo é criar grupos de cores reutilizável: plataforma Estrutura básica de comunicação e processadores é fixa Exploração é baseada em customização de parâmetros e cores opicionais

14 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 14 Platform-Based Design Engloba particionamento HW/SW Sistemas multiprocessados requerem particionamento SW/SW A idéia é que a exploração e decisões de projeto fiquem restritas a funções críticas A maioria das decisões é “herdada” pelo reaproveitamento da plataforma

15 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 15 System-level Verification É fundamental uma notação padrão para o aumento no nível de abstração Anos de experimentos com variantes de C, C++, Java, etc, levam a SystemC SystemC é adequado para inteoperabilidade de módulos HW/SW

16 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 16 System-level Verification TLM se mostra promissora para alto desempenho de simulação Linguagens de SW para descrever HW trazem novos tipos de fontes de erro Requer novas técnicas padronizadas de verificação capaz de atender também o domínio de HW Métodos formais precisam começar a explorar esse alto nível de abstração

17 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 17 Síntese da Micro-arquitetura Um padrão para especificação e verificação do sistema vai levar ao surgimento de novas ferramentas Síntese do sistema como um todo é uma tarefa extremamente difícil Primeiro passo: sintetizar RTL a partir de uma especificação em alto nível. Já existe: Forte

18 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 18 Fluxo de Projeto em 2004 (ITRS’05)

19 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 19 Fluxo de Projeto em 2007 (ITRS’05)

20 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 20 Co-síntese de HW e SW Próximo passo seria sintetizar tanto HW quanto SW Substitui o processo manual de mapeamento de uma especificação comportamental a um programa e um HW para a micro-arquitetura Um possível caminho é chamado de “co- processor sythesis” –Um algoritmo é analisado e dividido em uma estrutura de controle, que permanece em software, e uma porção de processamento/fluxo de dados que é implementada em HW através de um co-processador.

21 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 21 Co-síntese de HW e SW A parte em HW pode reduzir o tempo de execução em 90-95% –Depende da proporção de controle versus processamento Essa técnica já começa a aparecer em alguns produtos, e deve continuar como a forma mais comum nos próximos anos Uma representação unificada, baseada em software, do processamento implícito em uma aplicação pode ser a chave para novas possibilidades nessa área

22 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 22 Desafios em System-Level Design Solução existe e está sendo otimizada Solução é conhecida Solução Temporária (interim) é conhecida Solução não é conhecida

23 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 23 System-Level Design Requirements (Near-term)

24 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 24 System-Level Design Requirements (Long-term)

25 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 25 System-Level Design Potential Solutions

26 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 26

27 MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardware http://www.ic.unicamp.br/~sandro 27 Referências International Technology Roadmap for Semiconductors. 2005 Edition.