SoC设计方法学（二）
SoC设计方法学
SoC设计方法学的内容可以简单的归纳为如下三点：软硬件协同设计技术,IP核生成及复用技术和超深亚微米IC设计技术（有时又称纳米级电路设计技术）。它们又分别包含一系列的子课题（图5）。
在这些子课题中有些是我们已经十分熟悉的,但是这并不意味着它们是已经解决的问题。恰恰相反,这些课题在融入SoC设计方法学的框架之后,已经在内涵上产生了很大的变化。
软硬件协同设计技术
首先探讨一下软硬件协同设计。软硬件协同设计课题的提出已有多年的历史,但是早期的研究多集中在针对一个特定的硬件如何进行软件开发或根据一个已有的软件实现具体的硬件结构。前者是一个经典的软件开发问题,软件性能的好坏不仅仅取决于软件开发人员的技术水平,更有赖于所使用的硬件平台,后者是一个软件固化的问题,实现的途径可以是采用一个与原有软件平台相同的软件处理器,并将软件代码存储于存储器当中,也可以是在充分理解软件的内在功能之后完全用硬件来实现软件的功能。采用存储器固化软件代码的作法一般来说可以比较快地实现芯片设计,且芯片具有一定的二次开发可能,但是由于考虑到实现所需的硬件平台的一致性,芯片的性能将受到较大的限制,大多应用在性能比较低的场合。除此之外,有时候要找到一个可用的、与软件开发时所使用的硬件平台兼容的处理器也是一件十分困难的事情。将软件功能全部由硬件来实现的作法具有较大的风险,一般需要比较长的时间和比较大的人力、物力和财力的投入,特别是进入市场的时间较为苛刻的时,这种做法有其局限性。但是一旦成功,则芯片具有较高的性能。从上述介绍不难发现,早期的软硬件协同设计方法研究还是一种面向目标的（Object Oriented）软硬件设计方法,研究的内容和结果与所要实现的目标和已具备的条件密切相关,形不成具有普遍适用性的理论体系。
面向SoC的软硬件协同设计理论应该是从一个给定的系统任务描述着手,通过有效地分析系统任务和所需的资源,采用一系列变换方法并遵循特定的准则自动生成符合系统功能要求的,符合实现代价约束的硬件和软件架构。这种全新的软硬件协同设计思想需要解决许多以前没有碰到的问题。首先是系统的描述方法。目前广泛采用的硬件描述语言（HDL）是否仍然有效？如何来定义一个系统级的软件功能描述或硬件功能描述？等等。至今天为止,尚没有一个大家公认的且可以使用的系统功能描述语言可供设计者使用。
其次是这一全新的设计方理论与已有的IC设计理论之间的接口。可以预见,这种全新的设计理论应该是现有IC设计理论的完善,是建筑在现有理论之上的一个更高层次的设计理论,它与现有理论一起组成了更为完善的理论体系。在这种假设下,这种设计理论的输出就应该是现有理论的输入。
第三,这种全新的软硬件协同设计理论将如何确定最优性原则。显然沿用以往的最优性准则是不够的。除了芯片设计师们已经熟知的速度、面积等硬件优化指标外,与软件相关的如代码长度、资源利用率、稳定性等指标也必须由设计者认真地加以考虑。
第四,如何对这样的一个包含软件和硬件的系统的功能进行验证。除了验证所必须的环境之外,确认设计错误发生的地方和机理将是一个不得不面对的课题。
最后,功耗问题。传统的IC在功耗的分析和估计方面已有一整套理论和方法。但是,要用这些现成的理论来分析和估计含有软件和硬件两部分的SoC将是远远不够的。简单地对一个硬件设计进行功耗分析是可以的,但是由于软件运行引起的动态功耗则只能通过软硬件的联合运行才能知道。其实,还可以举出很多新理论要涉及的问题,它们一起构成了面向SoC的软硬件协同设计的内容。
IP核生成及复用技术
