DE19919674A1

DE19919674A1 - Simulator für elektronische Systeme, sowie Verfahren

Info

Publication number: DE19919674A1
Application number: DE19919674A
Authority: DE
Inventors: Joachim Karl-Heinz Geishauser
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-16

Abstract

Ein Verfahren (200) zum Simulieren eines Systems, in dem Systemelemente (a, b, c, d) mit Modellen (A, B, C, D) repräsentiert sind, umfaßt die folgenden Verfahrensschritte: Erzeugen (210) eines Simulationsprogrammes durch Verknüpfen der Modelle, wobei in das Simulationsprogramm eine Laderoutine (ML(..., D)) zum nachträglichen Einfügen eines Modells in das Simulationsprogramm eingebunden wird; Einlesen (222) einer das System repräsentierenden Netzliste, wobei die Laderoutine über einen modellunabhängigen Identifizierer (ML) aufgerufen wird und eine Modellidentifikation (D) über einen Parameter der Laderoutine erfolgt; sowie Erweitern (226) des Simulationsprogramms durch Hinzufügen des vom Parameter identifizierten Modells.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Simulator für elektronische Systeme sowie ein Verfahren zum Bereitstellen eines Simulationsprogramms.

Hintergrund der Erfindung

Ein Simulator ist ein Computer, der das Verhalten eines zu simulierenden elektronischen Systems (z. B. ein Computersystem im Entwicklungsstadium, eine elektronische Schaltung) sichtbar macht (z. B. auf Bildschirm mit Signaldiagrammen) sowie dokumentiert (z. B. durch Erstellen eines Protokolls). Elemente (z. B. Prozessor, Logikgatter, Bus), die in dem System vorkommen können, werden mit Modellen repräsentiert. Ein Modell liegt üblicherweise in einer Bibliothek ("library") vor. Das Modell hat die Form von Objektkode (d. h. Instruktionen in Maschinensprache) oder die Form von Sequenzen in einer Programmiersprache (z. B. Sprachen "HDL", "C"). Die Bibliothek befindet sich zum Beispiel auf der Festplatte des Simulators, auf einer CD-ROM, oder einem ähnlichen Massenspeicher oder ist über ein Netzwerk verfügbar.

Aus den Modellen wird ein Simulationsprogramm erstellt, mit dem der Simulator die Simulation durchführt. Das Simulationsprogramm kann nur die Modelle aufrufen, für die es programmiert ist. Wird in Vorbereitung der Simulation erkannt, daß ein Modell nachzuladen ist, muß das Simulationsprogramm unter Berücksichtigung des neuen Modells neu erstellt werden. Das erfordert unerwünschten Aufwand.

Es stellt sich somit als Aufgabe der Erfindung, einen Simulator bereitzustellen, bei dem die genannten Nachteile vermieden werden. Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung und einem Verfahren nach den Ansprüchen gelöst.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung ein Ablaufschema einer herkömmlichen Simulationsprozedur des Systems;

Fig. 2 zeigt in vereinfachter Darstellung ein Ablaufschema einer Simulationsprozedur, die sich eines Verfahrens zum Bereitstellen eines Simulationsprogramms entsprechend der vorliegenden Erfindung bedient; und

Fig. 3 zeigt in vereinfachter Darstellung ein Blockdiagramm eines Simulators entsprechend der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Als Beispiel zur Erläuterung werden im folgenden die Systemelemente des zu simulierenden Systems mit Kleinbuchstaben "a" bis "d" und deren entsprechende Modelle mit Großbuchstaben "A" bis "D" identifiziert.

Wie bekannt, beschreibt eine Netzliste die Struktur des zu simulierenden Systems (d. h., Elemente und deren Verbindungen untereinander) mit Identifikatoren für die Modelle (z. B. "A" für Element "a" und "B" für Element "b") und den dazugehörigen Parametern, zum Beispiel:

A (parameter_1_A, . . ., parameter_N_A) (1)
B (parameter_1_B, . . ., parameter_N_B)

Die Netzliste ist üblicherweise in einer Beschreibungssprache (z. B. Verilog, VHDL) im Quellkode (source code) formuliert.

Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung das Ablaufschema der herkömmlichen Simulationsprozedur 100; und Fig. 2 zeigt, ebenfalls in vereinfachter Darstellung, ein Ablaufschema der Simulationsprozedur 200, die sich der vorliegenden Erfindung bedient. Zu Erläuterung der Erfindung und deren Vorteile gegenüber dem Stand der Technik wird die Systemsimulation in Phasen I, II und III eingeteilt. Prozedur 100 (Fig. 1) wird zuerst erläutert.

In Phase I (Schritt "Verknüpfen 110"), d. h. bevor die o. g. Simulation des Systems beginnen kann, werden Modelle (z. B. A, B und C) zu dem Simulationsprogramm kombiniert. Software zum Kombinieren sind dem Fachmann vor allem unter dem Begriff "Linker" bekannt. Das somit erhaltene Simulationsprogramm wird üblicherweise auf der Festplatte des Simulators gespeichert.

Wegen der Vielzahl der verschiedenen Elemente (einige Tausend) und der dafür verfügbaren Modelle ist es üblich, nur eine Basismenge von Modellen (z. B. A, B und C, aber nicht D) zu berücksichtigen. Mit anderen Worten, das Basis-Simulationsprogramm ist klein genug, um mit zumutbarem Aufwand verwaltet zu werden, umfaßt aber nicht alle verfügbaren Modelle. Ein Simulationsprogramm, das Modelle für alle Elemente umfassen würde, wäre zu groß.

Phase II (Schritt "Simulieren 120"), die mit dem Laden des Simulationsprogramms in den Arbeitsspeicher beginnt, beinhaltet im wesentlichen die folgenden drei Verfahrensschritte:

Lesen 122: Das Simulationsprogramm liest die Netzliste (vgl. Liste (1)) ein.

Verknüpfen 126: Das Simulationsprogramm verknüpft die Modelle (hier z. B. nur A und B) unter Berücksichtigung der Parameter (vgl. Liste (1)). Dabei kann wahlweise ein Zwischenprogramm (z. B. Verilog-XL) erzeugt werden.

Ausführen 128: Der Simulator führt die Instruktionen der Modelle aus. Dabei werden Simulationsresultate ausgegeben.

In Phase III (Schritt "Variieren 130") variiert der mit der Entwicklung des Systems beauftragte Ingenieur nach Auswertung der Simultionsresultate (aus Phase II) das System. Neue Elemente (z. B. Element "d") werden hinzugefügt, andere Elemente werden gestrichen und die Verbindungen der Elemente untereinander modifiziert. Eine entsprechend modifizierte Netzliste für ein modifiziertes System mit Elementen "a", "b" und "d" liegt nun beispielsweise wie folgt vor:

A (parameter_1_A, . . ., Parameter_N_A) (2)
B (parameter_1_B, . . ., parameter_N_B)
D (parameter_1_D, . . ., parameter_N_D)

Bei der sich anschließenden Wiederholung (vgl. Linie 132) von Phase II kann folgendes Problem auftreten: Für die in Phase III hinzugefügten Elemente (z. B. Element "d") und deren Modelle (z. B. Modell "D", vgl. Liste (2)), die im Basis-Simulationsprogramm nicht enthalten sind (d. h. Modelle einer Erweiterungsmenge), wird das Basis- Simulationsprogramm eine Fehlermeldung ausgeben ("Modell unbekannt" gestrichelte Linie 123). Mit anderen Worten, das Basis-Simulationsprogramm wird den Identifizierer des in die Netzliste (z. B. "D") hinzugefügten Modells nicht erkennen, da in Phase I der Linker das entsprechende Modell (z. B. "D") nicht berücksichtigen konnte. In einem solchen Fall muß Phase I wiederholt werden. Die erneute Verknüpfung aller nötigen Modelle (z. B. zumindest der Modelle A und B mit D, vgl. Liste (2)) erfordert Rechenzeit. Außerdem entsteht ein neues Simulationsprogramm, das der Entwicklungsingenieur verwalten muß. Mit anderen Worten, durch die Hinzunahme von neuen Elementen in das System in Phase III, werden spezialisierte Simulationsprogramme erforderlich, die neben einer Basismenge von Modellen (z. B. ABC) weitere Modelle (z. B. D) berücksichtigen.

Im folgenden wird in Verbindung mit Fig. 2 die Prozedur 200 erläutert. Ähnlich wie in Prozedur 100 werden Phasen I, II und III unterschieden. Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung des o. g. Problems an, die eine Wiederholung der Phase I überflüssig machen. In Fig. 1-2 stehen Referenznummern 110/220, 120/220, 122/222, 126/226, 128/228, 130/230 und 132/232 für entsprechend analoge Schritte, wobei Unterschiede (i), (ii) und (iii) gemäß der vorliegenden Erfindung im folgenden erläutert werden.

(i) In Phase I (Schritt 210) berücksichtigt der Linker neben den Modellen der Basismenge (z. B. A, B und C) auch eine Laderoutine zum Laden von Modellen der Erweiterungsmenge. Die Laderoutine ist über einen modellunabhängigen Identifizierer (z. B. "ML" für "Modell- Lader") abrufbar. Der Identifizierer ist mit keinen Modellnamen identisch (z. B. "ML" ≠ "A"... "D"). Der Linker stellt ein Simulationsprogramm bereit, das Modelle der Basismenge (z. B. A, B und C) sowie die Laderoutine umfaßt. Die Laderoutine ist nicht auf das Laden einzelner Modelle beschränkt und hat bevorzugterweise eine Suchfunktion zum Ermitteln beliebiger Modelle, die auf dem Datenträger (z. B. Festplatte) gespeichert sind.

(ii) In der Netzliste des modifizierten Systems (Phase III, Schritt 230) oder jedes neuen Systems (z. B. mit "a", "b" und "d") werden Modelle der Erweiterungsmenge mit dem modellunabhängigen Identifizierer der Laderoutine sowie einem Zusatzparameter zur Modellidentifikation aufgerufen. Bevorzugterweise befindet sich der Zusatzparameter in der letzten Parameterposition. Das ist vorteilhaft, aber für die vorliegende Erfindung nicht zwingend notwendig. Die Netzliste des modifizierten System lautet beispielsweise:

A (parameter_1_A, . . ., parameter_N_A) (3)
B (parameter_1_B, . . ., parameter_N_B)
ML (parameter_1_D, . . ., parameter_N_D; D)

Im Beispiel unterscheidet sich die Netzliste (3) gemäß der vorliegenden Erfindung von der Netzliste (2) nach dem Stand der Technik durch den veränderten Aufruf des Modells D. Der Fachmann ist aufgrund der vorliegenden Beschreibung in der Lage, eine modifizierte Netzliste mittels Computerprogramm zu erstellen, das den Modellidentifizierer (z. B. "D") in das Parameterfeld der Laderoutine verschiebt.

(iii) In Phase II (Simulieren 220), Schritt "Lesen 222", ruft das Simulationsprogramm die Laderoutine auf (Schritt 223), wenn ein Modell der Erweiterungsmenge angetroffen wird. Die Laderoutine hängt das mit dem Zusatzparameter identifizierte Modell (z. B. "D") an das Basis-Simulationsprogramm an, das sich nach wie vor im Hauptspeicher des Simulators befindet. Im Beispiel liest das Simulationsprogramm die ersten beiden Zeilen der Netzliste (3) wie üblich ein und startet bei der dritten Zeile die Laderoutine "ML", die das Modell D aufruft. Die restlichen Parameter (parameter_1_D, . . ., parameter_N_D) dienen nun zum Bearbeiten von Modell D im Schritt Verknüpfen 226.

Die Schritte "Verknüpfen 226" und "Ausführen 228" folgen entsprechend analog zu Prozedur 100.

Gegenüber dem Stand der Technik, verfügt die vorliegende Erfindung über ein Reihe von Vorteilen. Das Nachladen von Modellen (Schritt 223) wird von der Netzliste (Beispiel Liste (3)) des aktuell zu simulierenden System aus gesteuert. Phase I (Schritt 210) muß nicht wiederholt werden. Das Simulationsprogramm wird in Phase II zur Laufzeit je nach Bedarf erweitert (Schritt 223), bleibt auf der Festplatte aber in der Basis-Version bestehen (wie nach Schritt 210).

Bevorzugterweise wird beim Aufrufen der Laderoutine der Zusatzparameter in Form einer Zeichenkette ("String") übermittelt. Die Modelle (z. B. D) müssen nicht explizit in der Laderoutine enthalten sein. Die Laderoutine kann wahlweise Modelle in vorgegebenen Speicherstrukturen (z. B. Netzwerk der Entwicklungsabteilung oder beim Hersteller des Modells) suchen und, zum Beispiel über sogenannte Look-Up-Dateien finden.

Fig. 3 zeigt in vereinfachter Darstellung ein Blockdiagramm eines Simulators 300 entsprechend der vorliegenden Erfindung. Der Simulator 300 ist dargestellt mit einem Modellspeicher 310 (z. B. Massenspeicher mit Bibliothek), mit Netzlistenspeicher 320 (z. B. Arbeitsspeicher), einem Bus 301 und einem Prozessor 330. Der Modellspeicher 310 speichert die Modelle 311 (z. B. Modelle A, B, C, D). Eine Unterscheidung in Modelle der Basismenge oder der Erweiterungsmenge ist im Modellspeicher 310 nicht notwendig. Der Netzlistenspeicher 320 speichert die Netzliste 321 (z. B. Liste (3)). Wie in Fig. 3 dargestellt, hat Prozessor 330 alternativ (a) mit geladener Linker-Software die Funktion als Mittel zum Verknüpfen zum Verknüpfen der Modelle (Prozessor 335) und (b) zum Ausführen des Simulationsprogramms Prozessor 336). Diese Implementierung beider Funktionen (335, 336) mit dem gleichen Prozessor 330 ist vorteilhaft aber für die vorliegende Erfindung nicht notwendig.

Die vorliegende Erfindung kann auch beschrieben werden als Simulator 300 zum Simulieren eines elektronischen Systems (z. B. Computersystem im Entwicklungsstadium, elektronische Schaltung). Der Simulator 300 umfaßt den Modellspeicher 310 als Mittel zum Empfangen von Modellen 311 (z. B. A, B, C, D), die Elemente (z. B. a, b, c, d) des Systems repräsentieren; den Netzlistenspeicher 320 (z. B. Teil des Arbeitsspeichers) als Mittel zum Empfangen einer Netzliste 321, die die Verbindungen der Elemente des Systems untereinander repräsentieren; den mit dem Linker ("LINK") geladenen Prozessor 335 als Mittel zum Verknüpfen der Modelle zu einem Simulationsprogramm; sowie den mit dem Simulationsprogramm ("SIMUL") geladenen Prozessor 336 als Mittel zum Ausführen des Simulationsprogramms entsprechend der Netzliste.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist der Simulator 300 dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Verknüpfen der Modelle (d. h., Prozessor 335 mit Linker) die Modelle der Basismenge (z. B. A, B, C) mit einer modellunabhängigen Laderoutine (in Fig. 3 mit Symbol ) zu einem Basis- Simulationsprogramm 327 verbindet, die Netzliste 321 einen ersten Identifizierer (z. B. "ML") für die Laderoutine sowie einen zweiten Identifizierer (z. B. den Parameter an letzter Stelle, vgl. Liste (3)) für ein Modell einer Erweiterungsmenge (z. B. mit Modell D) beinhaltet, und das Mittel zum Ausführen des Simulationsprogramms (d. h. Prozessor 336) bei der Bearbeitung der Netzliste die Laderoutine aufruft und dabei Modelle einer Erweiterungsmenge mit dem Basis- Simulationsprogramm verbindet (d. h. zur Echtzeit, angedeutet durch gestrichelte Linie 337 zu "ZUSATZ").

Die vorliegende Erfindung kann zusammenfassend beschrieben werden als Verfahren 200 zum Simulieren eines Systems, bei dem Systemelemente (z. B. a, b, c, d) mit einer Vielzahl von Modellen (z. B. A, B, C, D) repräsentiert sind. Verfahren 200 umfaßt die folgenden Verfahrensschritte:
Erzeugen 210 eines Simulationsprogrammes (Basis- Simulationsprogramm 327) durch Verknüpfen der Modelle, wobei in das Simulationsprogramm eine Laderoutine (vgl. in Fig. 3) zum nachträglichen Einfügen eines Modells in das Simulationsprogramm eingebunden wird; Einlesen 222 einer das System repräsentierenden Netzliste 321, wobei die Laderoutine über einen modellunabhängigen Identifizierer (z. B. "ML") aufgerufen wird und eine Modellidentifikation über einen Parameter der Laderoutine erfolgt (vgl. in Liste (3) den Parameter "D"); Erweitern 226 des Simulationsprogramms durch Hinzufügen des vom Parameter identifizierten Modells.

Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (vgl. Fig. 2, Schritt 210) zum Bereitstellen eines Simulationsprogramms, mit dem ersten Schritt Laden von Modellen einer Basismenge und dem zweiten Schritt Verknüpfen der Modelle der Basismenge, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Schritt Verknüpfen die Modelle der Basismenge auch mit einer Laderoutine (z. B. Routine "ML") verknüpft werden, die zum Zeitpunkt des Ausführens (vgl. Fig. 2, Schritt 222) der Modelle weitere Modelle einer Erweiterungsmenge aufrufen kann.

Während die vorliegende Erfindung durch bestimmte Strukturen, Geräte und Verfahren beschrieben wurde, wird der Fachmann es schätzen, daß auf der Grundlage der vorliegenden Beschreibung, die nur auf die angeführten Beispiele beschränkt sein soll, der volle Umfang der Erfindung nun durch die folgenden Patentansprüche bestimmt wird.

Claims

1. Verfahren zum Simulieren eines Systems, wobei zur Durchführung des Verfahrens die Systemelemente mit einer Vielzahl von Modellen repräsentiert sind, das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfassend:
Erzeugen eines Simulationsprogrammes durch Verknüpfen der Modelle, wobei in das Simulationsprogramm eine Laderoutine zum nachträglichen Einfügen eines Modelles in das Simulationsprogramm eingebunden wird;
Einlesen einer das System repräsentierenden Netzliste, wobei die Laderoutine über eine modellunabhängigen Identifizierer aufgerufen wird und eine Modellidentifikation über einen Parameter der Laderoutine erfolgt; und
Erweitern des Simulationsprogramms durch Hinzufügen des vom Parameter identifizierten Modells.

2. Verfahren nach Anspruch 1 bei dem im Schritt Einlesen einer das System repräsentierenden Netzliste der Parameter der Laderoutine an letzter Stelle eines Parameterfeldes steht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bei dem im Schritt Einlesen einer das System repräsentierenden Netzliste der Parameter der Laderoutine die Form einer Zeichenkette aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bei dem die Laderoutine über eine Suchfunktion verfügt und die Modelle über Look-Up- Dateien findet.

5. Simulator (300) zum Simulieren eines elektronischen Systems, der Simulator umfassend Mittel (310) zum Empfangen von Modellen (A, B, C, D), die Elemente (a, b, c, d) des Systems repräsentieren; Mittel (320) zum Empfangen einer Netzliste, die die Verbindungen der Elemente des Systems untereinander repräsentieren; Mittel (335) zum Verknüpfen der Modelle zu einem Simulationsprogramm; sowie Mittel (336) zum Ausführen des Simulationsprogramms entsprechend der Netzliste, der Simulator dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (335) zum Verknüpfen der Modelle die Modelle einer Basismenge (A, B, C) mit einer modellunabhängigen Laderoutine zu einem Basis-Simulationsprogramm verbindet, die Netzliste einen ersten Identifizierer für die Laderoutine sowie einen zweiten Identifizierer für ein Modell einer Erweiterungsmenge beinhaltet, und das Mittel (336) zum Ausführen des Simulationsprogramms bei der Bearbeitung der Netzliste die Laderoutine aufruft und dabei Modelle einer Erweiterungsmenge mit dem Basis-Simulationsprogramm verbindet.

6. Simulator nach Anspruch 5 bei dem das Mittel (335) zum Verknüpfen der Modelle und das Mittel (336) zum Ausführen des Simulationsprogramms mit dem gleichen Prozessor implementiert sind.

7. Verfahren zum Bereitstellen eines Simulationsprogramms, mit dem ersten Schritt Laden von Modellen einer Basismenge und dem zweiten Schritt Verknüpfen der Modelle der Basismenge, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Schritt Verknüpfen die Modelle der Basismenge auch mit einer Laderoutine verknüpft werden, die zum Zeitpunkt des Ausführens der Modelle weitere Modelle einer Erweiterungsmenge aufrufen kann.