JP2007018440A - Architecture verification apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ハードウェアとソフトウェアで構成されるシステムのアーキテクチャを検証するアーキテクチャ検証装置に関するものである。 The present invention relates to an architecture verification device that verifies the architecture of a system composed of hardware and software.
一般に、LSI(Large Scale Integrated circuit)等の論理装置を設計する上でその機能や性能の検証を目的として動作シミュレーションが行われている。
アルゴリズム検証用CプログラムをLSIとして実現するアーキテクチャに合わせたハードウェアモデルにマッピングし、アーキテクチャレベルのシミュレーションを行うことにより、実現されるLSIの性能、必要メモリ容量、バス混雑度合いを論理設計前に評価することが可能となる。このようなアーキテクチャ検証においては、例えば、特許文献1に記載されているように、ソフト/ハードの処理分割、ハードウェア・ブロックの処理単位、バスのビット幅/アービトレーション等、アーキテクチャの構成を変更することにより、最適なアーキテクチャを導き出すことが可能となる。
In general, when a logic device such as an LSI (Large Scale Integrated circuit) is designed, an operation simulation is performed for the purpose of verifying its function and performance.
By mapping the algorithm verification C program to a hardware model that matches the architecture to be realized as an LSI and performing an architecture-level simulation, the performance of the realized LSI, the required memory capacity, and the degree of bus congestion are evaluated before logical design It becomes possible to do. In such architecture verification, for example, as described in Patent Document 1, the architecture configuration is changed such as software / hardware processing division, hardware block processing unit, bus bit width / arbitration, and the like. This makes it possible to derive an optimum architecture.
しかしながら、アルゴリズム検証用Cプログラムを単純にハードウェア・モデルにマッピングした場合、アーキテクチャの構成変更によるハードウェアモデルの修正に多大な労力を要する。また、アーキテクチャの要素となる各ハードウェアブロック間のデータ転送はバスを介して行われるが、シミュレーション時において、バスのハードウェア・モデルにデータを転送させることは、シミュレーション実行を遅くさせる原因となる。 However, when the algorithm verification C program is simply mapped to the hardware model, a great amount of labor is required to correct the hardware model by changing the architecture configuration. In addition, data transfer between each hardware block that is an element of the architecture is performed via the bus, but transferring data to the hardware model of the bus at the time of simulation causes the simulation execution to be delayed. .
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ハードウェアモデルの修正を容易に行うことのできるアーキテクチャ検証装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an architecture verification apparatus that can easily modify a hardware model.
この発明に係るアーキテクチャ検証装置は、ハードウェアの動作とデータ処理単位とタイミングとを示す記述に基づいて、ハードウェアモデルでシミュレーションを行う場合、記述を、アルゴリズム動作記述とデータアクセス記述とに分けるようにしたものである。 The architecture verification device according to the present invention divides a description into an algorithm operation description and a data access description when a simulation is performed with a hardware model based on a description indicating a hardware operation, a data processing unit, and timing. It is a thing.
この発明のアーキテクチャ検証装置は、ハードウェアモデルの記述を、アルゴリズム動作記述とデータアクセス記述とに分けたので、ハードウェアモデルの修正を容易に行うことができる。 In the architecture verification apparatus of the present invention, since the description of the hardware model is divided into the algorithm operation description and the data access description, the hardware model can be easily corrected.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるアーキテクチャ検証装置におけるハードウェアモデルの説明図であるが、この説明に先立ち、アーキテクチャ検証装置における概念を説明する。
図2は、アーキテクチャ検証装置でアルゴリズム検証用Cプログラムをマッピングする場合の説明図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an explanatory diagram of a hardware model in the architecture verification apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. Prior to this description, the concept in the architecture verification apparatus will be described.
FIG. 2 is an explanatory diagram for mapping an algorithm verification C program in the architecture verification apparatus.
ハードウェアイメージのないアルゴリズム検証用Cプログラム1を、ソフトウェア処理とハードウェア処理に分割し、ソフトウェア処理をCPU100に割り当て、ハードウェア処理を各ハードウェアブロックのハードウェアモデル200a,200b,200cに割り当てる。CPU100、ハードウェアモデル200a,200b,200cが参照するデータ領域は、主メモリモデル300、もしくはCPU100のレジスタ101や各ハードウェアモデル200a,200b,200c内の個別メモリ201、レジスタ202に割り当てられる。また、データはバスモデル400を介して参照される。
The algorithm verification C program 1 without a hardware image is divided into software processing and hardware processing, the software processing is assigned to the
アルゴリズム検証用Cプログラム1の動作がCPU100とハードウェアモデル200a,200b,200cに割り当てられ、データ領域が主メモリモデル300、個別メモリ201、レジスタ101、202に割り当てられた後、各モデルにクロックをベースとした時間単位で全体の動作をシミュレーションできるようにすれば、実現されるLSIと同じ動作をシミュレーションできるようになる。
The operation of the algorithm verification C program 1 is assigned to the
これにより、LSIの論理設計前であるアーキテクチャ設計段階にて、実現されるLSIの動作の確認ができ、LSIの処理速度、メモリ使用量、バス混雑度の性能を評価できる。本評価を行うことにより、実現しようとするLSIの処理能力、ボトルネック等の問題点、改善点を明確にすることが可能になる。問題点、改善点が明確になれば、アーキテクチャを変更する(ソフトウェアとハードウェアの分割変更、ハードウェアの処理単位変更、バスのデータ幅/処理優先順位変更)ことにより、最適なLSIのアーキテクチャを見出すことが可能となる。 As a result, the operation of the realized LSI can be confirmed at the architecture design stage before the logic design of the LSI, and the performance of the LSI processing speed, memory usage, and bus congestion can be evaluated. By performing this evaluation, it becomes possible to clarify the processing capability of the LSI to be realized, problems such as bottlenecks, and improvements. If problems and improvements are clarified, the architecture can be changed (software and hardware division change, hardware processing unit change, bus data width / processing priority change), and the optimal LSI architecture can be achieved. It is possible to find out.
上記のような構成において、アルゴリズム検証用Cプログラム1を、単純にハードウェアモデル200a,200b,200cにマッピングした場合、各ハードウェアモデル200a,200b,200cの記述に、動作、データ処理単位、タイミングが混在した形となり、アーキテクチャの変更によるハードウェアモデルの修正に多大な労力を要することになる。そこで、本発明では、図1に示すように、各ハードウェアモデル200a,200bの記述を、アルゴリズム動作記述211、データアクセス記述212、タイミング生成記述213に分けるよう構成している。
In the configuration as described above, when the algorithm verification C program 1 is simply mapped to the
図1において、アルゴリズム動作記述211は、LSIで実現する動作/機能、および、動作の順序を示した記述である。例えば、変数Aと変数Bとを加算し、結果が正の値であれば、加算結果と変数Cとを乗算して変数Mに格納する、といったことを示す記述である。
In FIG. 1, an
また、データアクセス記述212とは、次のような記述である。即ち、アーキテクチャ検証では、変数の参照手順、格納手順の詳細は必ずしも記述する必要はないが、各変数がレジスタであるのか、メモリであるのかを示す必要があり、かつ、レジスタの場合は演算処理をしているハードウェアモデル内に存在するレジスタであるのか、他のハードウェアモデル内に存在するレジスタであるのかを示す必要がある。そこで、このような変数の参照と格納を示す記述としてデータアクセス記述を用意している。
The
また、タイミング生成記述213とは次のような記述である。即ち、上述したアルゴリズム動作記述211、データアクセス記述212は論理的な動作を記述しており、実現されるLSIで何サイクルで処理されるかといった点については記述されていない。そこで、このようなタイミングを指定するためにタイミング生成記述213を用意する。また、このタイミング生成記述213は、データアクセスに対するタイミング生成記述と、アルゴリズム動作に対するタイミング生成記述がある。
The
図1に示すようなハードウェアモデルにおいて、ハードウェアで処理されるデータの単位が変更された場合、動作そのものは変更とならないが、データのアクセス単位が変更となり、これに伴い、他のハードウェアとの同期タイミングが変更となる。 In the hardware model as shown in FIG. 1, when the data unit processed by the hardware is changed, the operation itself is not changed, but the data access unit is changed. The synchronization timing with is changed.
例えば、画像データの処理において、1画面のデータを一気に読み込んでデータの処理をする場合と、1ラインずつデータを読み込んでデータ処理を行う場合の2ケースが考えられる。LSIの中には、複数のハードウェアブロックが存在し、それぞれ固有の処理機能を持っている。1画面のデータを一気に読み込んで処理する場合は、1個のハードウェアブロックが1画面のデータを全て処理した後に別のハードウェアブロックにデータ転送するという方法をとる。一方、1ラインずつデータを読み込んで処理する場合は、1ラインずつの処理を行って別のハードウェアブロックにデータ転送するという方法をとる。 For example, in image data processing, there are two cases where data for one screen is read at a time and data processing is performed, and data processing is performed by reading data line by line. A plurality of hardware blocks exist in an LSI, and each has a unique processing function. When processing one screen of data at a time, one hardware block processes all the data of one screen and then transfers the data to another hardware block. On the other hand, when data is read and processed line by line, a process is performed in which data is transferred line by line to another hardware block.
この両ケースにおいて、LSI全体でみれば処理内容(動作)は同じであるが、1画面のデータで処理する場合は、各ハードウェアブロックが1画面全ての処理が終了するまではデータ転送が発生しないため、同期をとるタイミングが長くなり、かつ、1回のデータ転送量(=アクセスの単位)が多くなる。一方、1ラインずつのデータで処理する場合は、1ライン処理後にデータ転送が発生するため、1画面ずつの場合に比べて同期をとるタイミングが短くなり、1回のデータ転送量も少なくなる。 In both cases, the processing contents (operations) are the same for the entire LSI, but when processing with one screen of data, data transfer occurs until each hardware block finishes processing all of the one screen. Therefore, the synchronization timing becomes longer and the data transfer amount (= access unit) per time increases. On the other hand, in the case of processing with data for each line, data transfer occurs after the processing for one line, so the timing for synchronization is shortened and the amount of data transferred at one time is also smaller than in the case of each screen.
また、実現するハードウェアの回路に依存して、ハードウェアモデルの同期タイミングが変更となる。例えば、特定のハードウェアブロックのパイプライン制御において、3段のパイプラインで処理していた回路を4段のパイプラインに変更した場合、そのハードウェアブロック内のパイプライン用同期信号の発生が3回を1単位とした処理から4回を1単位とした処理に変更となる。このことを影響して、メモリへのアクセス頻度も変更となる。 Further, the synchronization timing of the hardware model is changed depending on the hardware circuit to be realized. For example, in a pipeline control of a specific hardware block, when a circuit processed in a three-stage pipeline is changed to a four-stage pipeline, the generation of a pipeline synchronization signal in the hardware block is 3 The processing is changed from processing with one unit as one unit to processing with four units as one unit. As a result, the access frequency to the memory is also changed.
このような、ハードウェアで処理されるデータの単位が変更された場合や、実現するハードウェアの回路に依存するような場合でも、本実施の形態では、アルゴリズム動作記述211、データアクセス記述212、タイミング生成記述213を分けて記述しているため、アーキテクチャ変更時において、モデル全体の記述を変更することなく、データアクセス記述もしくはタイミング生成記述のみの変更により、シミュレーションを行うことが可能となる。
Even when the unit of data processed by hardware is changed or when it depends on the hardware circuit to be realized, in this embodiment, the
以上のように、実施の形態1のアーキテクチャ検証装置によれば、ハードウェアの動作とデータ処理単位とタイミングとを示す記述に基づいて、ハードウェアモデルでシミュレーションを行うアーキテクチャ検証装置において、記述を、アルゴリズム動作記述とデータアクセス記述とに分けたので、データ処理単位の変更に対し、動作記述の修正を不要とし、データアクセス記述のみの修正により対応が可能である等、アーキテクチャ変更時でも、ハードウェアモデル全体の記述を変更することなく対応できるという効果がある。 As described above, according to the architecture verification apparatus of the first embodiment, based on the description indicating the hardware operation, the data processing unit, and the timing, in the architecture verification apparatus that performs the simulation with the hardware model, the description is Since the algorithm behavior description and the data access description are separated, it is not necessary to modify the behavior description for the change of the data processing unit, and it is possible to cope by modifying only the data access description. There is an effect that it can cope without changing the description of the entire model.
また、実施の形態1のアーキテクチャ検証装置によれば、ハードウェアの動作とデータ処理単位とタイミングとを示す記述に基づいて、ハードウェアモデルでシミュレーションを行うアーキテクチャ検証装置において、記述を、アルゴリズム動作記述とタイミングを示す記述とに分けたので、動作タイミングの変更に対し、動作記述の修正を不要とし、タイミング生成記述のみの修正により対応が可能である等、アーキテクチャ変更時でも、ハードウェアモデル全体の記述を変更することなく対応できるという効果がある。 In addition, according to the architecture verification apparatus of the first embodiment, in the architecture verification apparatus that performs the simulation with the hardware model based on the description indicating the hardware operation, the data processing unit, and the timing, the description is converted into the algorithm operation description. Since the timing description is divided into the timing description, it is not necessary to modify the behavior description for the change of the operation timing, and it is possible to cope with the modification of only the timing generation description. There is an effect that it can cope without changing the description.
実施の形態2.
図3は、実施の形態2のアーキテクチャ検証装置を示す説明図である。
図において、メモリ領域501とレジスタ領域502は、それぞれ複数のハードウェアモデル200a,200bに共通に設けられたメモリ/レジスタ領域である。また、バスモデル400におけるアクセス優先順位制御401は、一般にアービトレーションと言われている機能と同等である。即ち、複数のハードウェアモデル200a,200bからバスへのアクセス要求が発生し、ある特定のアクセス要求の処理が終了する前に別のアクセス要求が発生した場合、後に発生したアクセス要求は待ちの状態となる。そこで、待ちの状態になったアクセス要求が複数存在した場合、待ち状態にあるどのアクセス要求を優先して処理するかを決める制御がこのアクセス優先順位制御401である。尚、この制御は、待ち状態のアクセス要求の処理順番決めであって、アクセス要求の処理を行う時間(タイミング)は考慮されていない。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the architecture verification apparatus according to the second embodiment.
In the figure, a memory area 501 and a
バスモデル400のタイミング生成記述402a,402bは、各ハードウェアモデル200a,200bのタイミング生成記述213に対応したタイミング生成記述であり、基本的にはこれらのタイミング生成記述213と同様の機能を有するものである。尚、図3においては、図2に示したCPU100や主メモリモデル300およびアルゴリズム検証用Cプログラム1の図示は省略している。
The
このように構成されたアーキテクチャ検証装置では、バスを介したハードウェア間のデータ転送動作に対し、シミュレーション上はバスモデル400にデータを転送することなく、ハードウェアモデル200a,200bが、共通のメモリ/レジスタ領域501,502にデータを転送することにより、シミュレーション時間の短縮を可能とする。
In the architecture verification apparatus configured as described above, the
例えば、ハードウェアモデル200aのレジスタの値を、ハードウェアモデル200bが読み込むとした場合。実際のハードウェアの動作に合わせたシミュレーションを実行すれば、ハードウェアモデル200aのレジスタ値を、一旦、バスモデル400に転送し、その後、バスモデル400にあるレジスタ値をハードウェアモデル200bが読み込むことになる。
For example, when the
一方、図3に示すように、各ハードウェアモデル200a,200bに共通のレジスタ領域502を持ち、このレジスタ領域502に読み書きできるようにすれば、上記例において、ハードウェアモデル200bが共通のレジスタ領域502から読み込むだけで良いことになる。本実施の形態によれば、ハードウェアモデル200a,200b間のデータ転送は共通のメモリ領域501への読み書きのみでよく、バスを経由した実際のデータの流れを模擬する必要はない。
On the other hand, as shown in FIG. 3, if each
ところで、本実施の形態では、バスにデータが流れていないため、バスのデータ転送処理時間が無視されることになれば、ハードウェア全体の処理時間に大きな誤差が生じ、バスの混雑度も評価できなくなる。そこで、バスモデル400において、ハードウェアモデル200a,200bからバスへのアクセスタイミングの処理のみを行う。これは、各ハードウェアモデル200a,200bのタイミング生成記述213と、バスモデル400のタイミング生成記述402a,402bとの間において、要求/許可(req/ack)の信号によりタイミングを合わせる。また、バスモデル400内において、アクセス優先順位制御401がバスモデル400内のタイミング生成記述402a,402bに対し、バスアクセス許可信号を発生させる順序を制御することにより、ハードウェア全体のタイミングを合わせることが可能となる。
By the way, in this embodiment, since no data flows on the bus, if the data transfer processing time of the bus is ignored, a large error occurs in the processing time of the entire hardware, and the degree of congestion of the bus is also evaluated. become unable. Therefore, in the
即ち、実施の形態2では、バスにデータを流していないため、バスモデル400はハードウェアが実際に行うデータ転送処理に必要な動作をしていないことになる。このため、ハードウェアではデータ転送に何サイクルか何十サイクルかを必要とするデータ転送に対し、バスモデル400では、0サイクルで処理をしてしまうことになる(これが処理時間の誤差となる)。そこで、バスへのアクセス・タイミングの処理において、データ転送処理に必要なサイクルを消費させることにより、バスのデータ転送処理のトータルにおいて、処理サイクル(処理時刻)を整合させるようにしている。
In other words, in the second embodiment, since data is not sent to the bus, the
また、図3中に示すデータアクセスライブラリ600は、ハードウェアモデル200a,200bのデータアクセス記述212で使用される関数ライブラリを示す。このデータアクセスライブラリ600は、データアクセス記述212により指定されたデータ量に合わせて、メモリ領域501、レジスタ領域502への読み込み、書き出しを行う。
A
例えば、アルゴリズム検証用Cプログラム1において、
a=b[3];
のようにデータの参照(読み込み)があった場合、アルゴリズム動作記述211では、データアクセス記述212で定義されるメモリへの読み込み関数を用いた記述となる。尚、b[3]とは、bという名前の配列(変数の集合)のうち、3番目の要素を意味している。データアクセス記述212で定義される配列bに対するメモリへの読み込み関数をread_mem_b()と仮定すると、上記データ参照は、アルゴリズム動作記述では以下のように記述される。
a=read_mem_b(3);
For example, in C program 1 for algorithm verification,
a = b [3];
When the data is referred to (read) as described above, the
a = read_mem_b (3);
データアクセス記述212では、メモリ領域501より、b[3]を含む一つの要素または複数要素のデータを読み込み、b[3]の値のみをaに返す。データ処理単位がbの1要素である場合、read_mem_b()はメモリ領域501からb[3]のみを読み込み、データ処理単位がbの10要素であった場合、b[3]を含むb[]の10要素(例:b[0]−b[9])をメモリ領域501から読み込む。また、データ処理単位がbの10要素(b[0]−b[9])であり、かつ、read_mem_b(3)の後、read_mem_b(5)のアクセスが発生した場合、メモリ領域501からの読み込みをせずに、b[3]をメモリ領域501から読み込んだ時に得ているb[5]の値を返す。
In the
データアクセス記述212で定義されるread_mem_b()はデータアクセスライブラリ600に定義されるメモリ領域501への直接読み込み/書き出し関数を用いてメモリ領域501から読み込みを行う。データアクセスライブラリ600は上述のように、データアクセス記述212により指定されたデータ量に合わせて、メモリ領域501、レジスタ領域502への読み込み/書き出しを行い、読み込みの場合には、メモリ領域501から読み込んだデータを返す。
Read_mem_b () defined in the
以上のように、実施の形態2のアーキテクチャ検証装置によれば、複数のハードウェアモデルに共通のメモリ領域とレジスタ領域を設け、複数のハードウェアモデルがバスを介してデータ転送する場合のシミュレーションでは、共通のメモリ領域またはレジスタ領域のうち少なくともいずれか一方を用いてデータ転送するようにしたので、シミュレーション時間の短縮を可能とする効果がある。 As described above, according to the architecture verification device of the second embodiment, in a simulation in which a plurality of hardware models are provided with a common memory area and a register area, and a plurality of hardware models transfer data via a bus. Since the data transfer is performed using at least one of the common memory area and the register area, the simulation time can be shortened.
1 アルゴリズム検証用Cプログラム、200a,200b,200c ハードウェアモデル、211 アルゴリズム動作記述、212 データアクセス記述、213 タイミング生成記述、400 バスモデル、501 メモリ領域、502 レジスタ領域。
1 Algorithm verification C program, 200a, 200b, 200c Hardware model, 211 Algorithm operation description, 212 Data access description, 213 Timing generation description, 400 Bus model, 501 Memory area, 502 Register area
Claims (3)
前記記述を、アルゴリズム動作記述とデータアクセス記述とに分けたことを特徴とするアーキテクチャ検証装置。 In an architecture verification device that performs a simulation with a hardware model based on a description indicating the hardware operation, data processing unit, and timing,
An architecture verification apparatus characterized in that the description is divided into an algorithm operation description and a data access description.
前記記述を、アルゴリズム動作記述とタイミングを示す記述とに分けたことを特徴とするアーキテクチャ検証装置。 In an architecture verification device that performs a simulation with a hardware model based on a description indicating the hardware operation, data processing unit, and timing,
An architecture verification apparatus, wherein the description is divided into an algorithm operation description and a description indicating timing.
前記複数のハードウェアモデルがバスを介してデータ転送する場合のシミュレーションでは、前記共通のメモリ領域またはレジスタ領域のうち少なくともいずれか一方を用いてデータ転送するようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2記載のアーキテクチャ検証装置。
A common memory area and register area are provided for multiple hardware models.
The data transfer is performed using at least one of the common memory area and the register area in a simulation in which the plurality of hardware models transfer data via a bus. Or the architecture verification apparatus of Claim 2.
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JP2014142725A (en) * | 2013-01-22 | 2014-08-07 | Fujitsu Ltd | Simulation program, simulation method, and simulation device |
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