设计的复杂性呼唤系统级设计
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设计的复杂性呼唤系统级设计  2012/3/1
以自然语言编写的产品规范的含糊其辞,常常会带来设计缺陷,而这种缺陷直到较晚阶段才会被发现,从而使解决方案变得更加昂贵。要点设计复杂性的不断增加需要更好的系统设计工具。硬件设计师需要重新培训,才能成为熟练的系统设计师。对于系统设计而言,设计用于开发和验证各种算法的语言是再好不过的了。工程师们甚至在晶体管发明之前就从事系统级设计,但是,随着设计复杂性的提高,人们更加重视系统级设计。产品规范一般由数百页书面文件
 以自然语言编写的产品规范的含糊其辞,常常会带来设计缺陷,而这种缺陷直到较晚阶段才会被发现,从而使解决方案变得更加昂贵。
EM>要点
设计复杂性的不断增加需要更好的系统设计工具。
硬件设计师需要重新培训,才能成为熟练的系统设计师。
对于系统设计而言,设计用于开发和验证各种算法的语言是再好不过的了。
工程师们甚至在晶体管发明之前就从事系统级设计,但是,随着设计复杂性的提高,人们更加重视系统级设计。产品规范一般由数百页书面文件组成,这些文件通常含糊其辞,难以解释。The MathWorks公司负责营销、信号处理和通信的总监Ken Karnofsky说:“设计缺陷是在规范阶段引入的,一般要到验证阶段才会被发现。”由于开发者必须在安排得十分紧的进度压力下返工,因此这些缺陷会使开发成本比其必需的正常成本高得多(图1)。


在过去4年里,从事市场研究的Dataquest公司已开始发布关于EDA市场中该公司全球EDA首席分析师Gary Smith所称的电子系统级分市场的报告。该市场的产品旨在使工程师能够以比RTL(寄存器传输级)更高的抽象级来描述电子产品设计,而RTL是逻辑综合被采用以来硬件设计的传统起点。虽然很多EDA公司已经为该市场推出了产品,但收入增长明显不如预期,并且主要技术潮流一直未得到发展。设计复杂性的不断提高和65 纳米半导体制造工艺的采用,使解决系统设计问题变得更加势在必行了。


传统方法
大多数EDA公司处理复杂性问题的方式都是假设 :只要可以利用熟悉的工具,那么设计工程师就会自然地成为系统设计师。因此,该行业正在目睹人们从事三项不同的重要工作,目的是通过提供能在更高的抽象级描述概念的结构,把 RTL 级使用的基于语言的设计扩展到系统级。每项工作都使用一种现有语言作为起点——即 Verilog语言、VHDL语言、C语言。
推广全球标准的Accellera 机构,利用会员公司的贡献扩展了 Verilog 语言,以便创建 SystemVerilog语言——它是 Verilog语言的一个合适的超集,增加了很多行为结构。由于 Verilog 是使用最广泛的 RTL 设计语言,因此该机构断定,对它进行扩展,可以把重新培训工程师的需要减少到最低程度,并为行业节约相当多的费用。
IEEE 出于同样的目的,在计算机协会设计自动化标准委员会 (Computer Society DASC) 内部开始了一项扩展 VHDL的工作。VHDL 基础语言已经提供了Verilog 的大多数附加行为结构,据该委员会说,这可简化向该语言新版本的过渡。然而,这项工作进展缓慢,并有失去市场机会的风险。
另一项基于 C语言(更准确地说是 C++)的重要工作造就了 SystemC,而SystemC由 OSCI (Open SystemC Initiative) 财团推广,并已被许多公司所采用。这种方法的拥护者认为,由于大多数工程师都在大学学过使用 C语言来完成课堂作业,所以基于 C语言 的工具就不需要大量的重新培训。
虽然这三种方法的技术细节各不相同(参考文献 1),但每种方法都有相同的前提:在 RTL 级做设计的工程师也将能在系统级做设计。但是,不论是在EDA行业 还是在其它行业,即使是对产品开发历史的肤浅调查,都会对该假设提出质疑。在电子行业,设计工程师们不参与最初的产品规范,既不制订功能要求,也不确定项目指导方针和市场定位因素。这些任务由营销、财务、系统工程专业人员来承担。这些专业人员一般都不熟悉硬件描述语言。由于没有别的资料可供使用,他们都利用以自然语言和各种图片编写的文件来描述系统。对于他们而言,使用 SystemVerilog 或 VHDL(这两种带有大量硬件实现语义)或 C++语言(带有结构化编程构成),就像使用一种为系统级设计而编写的新语言一样困难。
Cadence公司、Mentor公司和Synopsys公司——三家主要的 EDA 公司——既支持 SystemC ,又支持 SystemVerilog,不过侧重点各不相同。Cadence 公司在 SystemC 推广方面更积极,而 Synopsys

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