JP2009054107A - 統合シミュレーション装置及び該統合シミュレーション装置を用いた設計・開発方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のモジュール（システム）からなる複合システムのシミュレーション結果を、簡単な構成で容易に得ることができるシミュレーション装置を提供する。また、そのようなシミュレーション装置を用いた効率の良い開発方法を提供する。
【解決手段】複合システムは、システムＡ，Ｂからなり、そのシステムＡのシミュレーションにおいて、動作の基準となる基準クロックＡの立ち上がり毎に１回カウントアップすると共に、システムＡ，Ｂ間でやりとりされることとなるＡ−Ｂ信号の出力レベルが変化する毎に２回カウントアップするカウンタを用い、そのカウンタの変化を記憶する。システムＢについても同様である。カウンタの変化に基づき、基準クロックＡ，Ｂ及びＡ−Ｂ信号を再現すると共に、Ａ−Ｂ信号の時間軸を合わせることにより、基準クロックＡ，Ｂの時間軸を合わせることができ、システムＡ，Ｂのシミュレーション結果を結合可能にする。
【選択図】図３

Description

本発明は、製品の設計・開発を支援するのに好適な統合シミュレーション装置及びその統合シミュレーション装置を用いた設計・開発方法に関する。

従来、例えばソフトウェア、或いはソフトウェアにより駆動制御される装置（機械装置や電気電子回路）といったような各種製品の開発では、図８に示すような開発プロセスがとられている。図８は、製品の開発プロセスの概略を表す図である。

図８に示すように、製品の開発プロセスは、上流工程及び下流工程に分けることができる。
上流工程は、要求される性能・機能を洗い出して要求仕様を定義する要件分析、要求分析で定義された要求仕様から出発し、ソフトウェアとハードウェアとを含むシステム全体を見通しながら、その全体を設計するシステム設計、システム全体の性能・機能を実現するための個々のハードウェア及びソフトウェアを設計するハード・ソフト構造設計、の各プロセスからなる。最終的に生成された製品は、実装或いはシミュレーションによりテストされる（下流工程）。

下流工程は、例えば、所定の機能を持ったモジュールの動作を単体で検証する単体テスト、複数のモジュールが互いに連携し所定の動作が出来るか否か、つまり機器全体として要求仕様に合った動作をするか否かを検証するシステムテスト、さらに最終段階としてシステムの性能・機能を評価するシステム評価の各プロセスからなる。

このような開発プロセスでは、要求仕様を満たすまで、ハード・ソフト構造設計→実装・シミュレーション→単体テスト→ハード・ソフト構造設計というように各プロセスが繰り返される。つまり、トライ＆エラーにより、最適設計が試みられる。このような開発プロセスにおいて、例えばシミュレーション方法については、特許文献１に記載されている。
特開２００６−３５０５４９号公報

ところで、近年、製品の開発規模はますます増大しており、開発プロセスにおいては、モジュール単体で開発し、その単体のモジュールを結合することによって、要求仕様に合ったシステムを構築することが行われている。

例えば図９（ａ）に示すようなシステムにおいて、マイコン、周辺Ｉ／Ｏ（１）、周辺Ｉ／Ｏ（２）、及び周辺Ｉ／Ｏ（３）がそれぞれ別個で開発され、それらが結合（統合）されることで、１つのシステムが作り上げられる。例えば単体テストの段階においては、マイコンはシミュレータ（１）を用いてテストし、周辺Ｉ／Ｏ（１）はシミュレータ（２）を用いてテストし、周辺Ｉ／Ｏ（２）はシミュレータ（３）を用いてテストし、周辺Ｉ／Ｏ（３）はシミュレータ（４）を用いてテストし、システムテストの段階において、それらを結合する、という具合である。尚、シミュレータ（１）〜（４）はそれぞれ独立したシミュレータ（例えば別個のパーソナルコンピュータ）である場合が多い。

ところが、個々のモジュールを結合してシステム全体のテストを行うことは難しく、そして、従来より、この種の手法については確立しておらず課題となっていた。
理由としては種々考えられるが、一例としては、モジュール毎の設計レベル（モデル仕様）が異なることが挙げられる。

例えばハードウェアの設計においては、従来より、動作をより詳細に表現する設計記述レベル（例えば、サイクル・アキュレートレベル）から設計が開始されることが多い。一方、例えばソフトウェアの設計においては、サイクル・アキュレートレベルよりも抽象度の高いレベル（例えば、トランザクションレベル）から設計が開始されることが多い。さらには、ソフトウェアの機能のみを記述するレベルで設計がなされる場合もある。

図１０に、設計レベルを表す概念図を示す。
図１０において、１段目は、ソフトウェアの機能のみをテスト可能な最も抽象度の高いレベルである。２段目は、トランザクションレベルであり、１段目より精度は高いが、周辺Ｉ／Ｏを含めたテストまではできない。一方、３段目は、サイクル・アキュレートレベルであり、マイコンと周辺Ｉ／Ｏとの動作タイミングまでをより詳細に記述したレベルであり、より精度よく性能を把握することができる。尚、演算処理により多くの時間がかかってしまうため、テスト時間は増加してしまう。４段目は、ハードウェア記述言語（ＨＤＬ）が論理回路に変換されたレベルであり、より詳細な性能把握が可能である反面、ソフトウェアを含めた性能確認はほぼ不可である。５段目は、実装レベルであり、この段階では、配線長まで考慮した詳細な性能把握が可能になる。

このように、設計レベルの違いにより、性能把握のレベルが異なる。言い換えると、演算精度及び演算速度が異なる。すると、例えば設計レベルの異なるモジュールを連携してシミュレーションを実行する場合、演算速度の遅いモジュールが演算速度の速いモジュールの動作に追随することができず、システム全体が動作しない、というような不具合が発生し得る。

ここで、例えば、図９（ｂ）のように、マイコンと周辺Ｉ／Ｏ（１）からなる複合システムに着目した場合、その複合システム全体を検証するには、ポイント１〜３の波形計測を行い、これをマイコン１用のシミュレータ（１）、及び周辺Ｉ／Ｏ（１）用のシミュレータ（２）に外部入力として与えるとともに、シミュレータ（１）とシミュレータ（２）との同期をとれば良いと考えられる。しかし、実際として、シミュレータ（１）とシミュレータ（２）との同期をとる有効な手法がなかった。

例えば、マイコンと周辺Ｉ／Ｏ（１）とが完全に同期したものであれば問題ないが、前述のように、モジュール毎に設計レベルが異なると演算速度も異なり、同期をとることは困難である。尚、波形を逐一取得することも困難である。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、複数のモジュール（システム）からなる複合システムのシミュレーション結果を、簡単な構成で容易に得ることができるシミュレーション装置を提供するとともに、そのようなシミュレーション装置を用いた効率の良い開発方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、複数のシミュレーション対象からなるシステムの模擬実行結果を、そのシミュレーション対象それぞれの模擬実行結果（以下、個別模擬実行結果と言う）を組み合わせて再現する統合シミュレーション装置であって、個別模擬実行結果は、模擬実行に必要な入力信号、及び模擬実行により得られる出力信号であり、さらに、その入力信号及び出力信号の両方又は一方には、異なるシミュレーション対象間でやりとりされる信号（以下、授受信号と言う）が含まれており、複数のシミュレーション対象のそれぞれについて、個別模擬実行結果を取得する信号取得手段と、複数のシミュレーション対象のそれぞれについて、授受信号と、その授受信号以外の個別模擬実行結果との位相関係を表す情報（以下、位相情報と言う）を取得する位相情報取得手段と、信号取得手段により取得された個別模擬実行結果同士において、授受信号の同期をとり、さらに、位相情報に基づき、その授受信号以外のその個別模擬実行結果同士の同期をとる同期手段と、を備えている。

ここで、システムとは、例えば、マイコン、Ｉ／Ｏといったような複数のモジュールから構成されるものを意図したものであり、また、そのマイコン、Ｉ／Ｏが上記のシミュレーション対象に相当する。

また、授受信号とは、より具体的には、例えば第１のシミュレーション対象から出力されると同時に、その第１のシミュレーション対象とは別の第２のシミュレーション対象に入力されることとなる信号である。つまり、授受信号は、第１，第２のシミュレーション対象において共通の信号であると言える。複数のシミュレーション対象からなるシステムでは、例えば、第２のシミュレーション対象が、第１のシミュレーション対象からの信号を受けて所定の動作をする、という場合がある。そして、例えば第１のシミュレーション対象或いは第２のシミュレーション対象の模擬実行では、そのような授受信号が模擬的に入力或いは出力される。

またここで、複数のシミュレーション対象それぞれの模擬実行は、本発明に係る統合シミュレーション装置とは別のシミュレーション装置（以下、外部シミュレーション装置と記載する）で実行されても良いし、本発明に係る統合シミュレーション装置上で実行されても良い。現実的には、外部シミュレーション装置でシミュレーション対象の模擬実行が実行されるようにすることが好ましい。

そして、本請求項１の統合シミュレーション装置によれば、信号取得手段が、複数のシミュレーション対象のそれぞれについて、個別模擬実行結果を取得し、位相情報取得手段が、複数のシミュレーション対象のそれぞれについて、授受信号と、その授受信号以外の個別模擬実行結果との位相関係を表す情報（以下、位相情報と言う）を取得し、同期手段が、信号取得手段により取得された個別模擬実行結果同士において、授受信号の同期をとり、さらに、位相情報に基づき、その授受信号以外のその個別模擬実行結果同士の同期をとるようになっているため、個別模擬実行結果同士の同期を、確実かつ容易にとることができる。

具体的に、前述のように、授受信号は、その授受信号がやりとりされるシミュレーション対象間において共通の信号であるため、その授受信号の同期をとることで、そのシミュレーション対象間の時間軸をあわせることができる。さらに、シミュレーション対象において、授受信号と、その授受信号以外の他の個別模擬実行結果（入力信号及び出力信号）の位相関係が位相情報により明らかなため、結果として、異なるシミュレーション対象間の個別模擬実行結果同士の同期がとられる。

これによれば、個別模擬実行結果同士を適切に組み合わせることができ、システム全体をシミュレーションした場合と同等の結果を得ることができるようになる。
ここで、請求項１の統合シミュレーション装置では、具体的に、請求項２のように構成すると良い。

請求項２の統合シミュレーション装置は、請求項１の統合シミュレーション装置において、シミュレーション対象の模擬実行では、そのシミュレーション対象が動作するための所定の動作クロックが入力されるようになっており、位相情報取得手段は、授受信号と、動作クロックとの位相関係を表す情報を、位相情報として取得するようになっている。

シミュレーション対象は、授受信号以外にも信号を出力する場合があるが、この場合、通常は、動作クロックに従って信号が出力される。つまり、その授受信号以外の信号（以下、他信号と記載する）と動作クロックとの位相関係は容易に分かる。

そこで、請求項２のように、授受信号と動作クロックとの位相関係を取得することで、授受信号と他信号との位相関係も分かるようになる。つまり、異なるシミュレーション対象間において、個別模擬実行結果同士の同期をとることができる。

次に、請求項２の統合シミュレーション装置では、請求項３のように構成することができる。
請求項３の統合シミュレーション装置は、請求項２の統合シミュレーション装置において、位相情報取得手段は、授受信号及び動作クロックが入力されると共に、その授受信号の立ち上がり及び立ち下がり毎に所定値の分だけカウント動作し、動作クロックの立ち上がり或いは立ち下がり毎に所定値とは異なる値の分だけカウント動作するカウンタと、カウンタのカウント値の変化の仕方を記憶するメモリと、を備え、メモリに記憶されたカウント値の変化の仕方を表す情報を、授受信号と動作クロックとの位相関係を表す位相情報として取得するようになっている。

つまり、カウント値の変化の仕方を参照して、カウント値が所定値（以下、第１所定値とする）分だけ増減していれば、授受信号が立ち上がった、及び立ち下がったと判断でき、カウント値が所定値とは異なる値（以下、第２所定値とする）分だけ増減していれば、動作クロックが立ち上がった、或いは立ち下がったと判断することができる。尚、カウント値が第１所定値＋第２所定値分だけ増減していれば、授受信号の立ち上がり及び立ち下がりタイミングと、動作クロックの立ち上がり或いは立ち下がりタイミングが一致したことが分かる。

例を挙げると、第１所定値を２とし、第２所定値を１とした場合、カウント値が、０→２→３→６と変化していれば、まず、授受信号が立ち上がり（或いは立ち下がり）、次に動作クロックが立ち上がり（或いは立ち下がり）、次に、授受信号が立ち下がる（或いは立ち上がる）と共に動作クロックが立ち上がった（或いは立ち下がった）ことが分かる。さらに、カウント値が変化するタイミングにより、信号の立ち上がり（或いは立ち下がり）タイミングが分かるため、信号の位相関係が分かるようになる。

次に、請求項３の統合シミュレーション装置では、請求項４のように構成すると良い。
請求項４の統合シミュレーション装置では、請求項３の統合シミュレーション装置において、メモリに記憶されたカウント値の変化の仕方を表す情報に基づき、授受信号及び動作クロックを再現する信号再現手段を備え、信号取得手段は、信号再現手段により再現された授受信号及び動作クロックを、個別模擬実行結果として取得するようになっている。

前述のように、カウント値の変化の仕方を表す情報によれば、授受信号の立ち上がり及び立ち下がりタイミングと、動作クロックの立ち上がり或いは立ち下がりタイミングが分かるため、その授受信号及び動作クロックを容易に再現することができる。

つまり、請求項４の統合シミュレーション装置によれば、上記のようなカウンタを設けると共に、そのカウント値の変化の仕方を表す情報を記憶しておくだけで、その情報に基づき、容易に所望の信号（例えば授受信号、動作クロック）を再現することができるようになって有利である。

次に、請求項５に記載の発明は、複数の要素からなるシステムの設計・開発方法であって、システムの要求仕様を定義する工程と、要求仕様を実現する複数の要素それぞれの仕様（以下、個別仕様と言う）を定義する工程と、個別仕様を実現する複数の要素それぞれを設計する工程と、設計できた複数の要素それぞれを模擬実行する工程と、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の統合シミュレーション装置を用い、複数の要素それぞれの模擬実行結果同士の同期をとって、システムの模擬実行結果を再現する工程と、再現できたシステムの模擬実行結果が要求仕様を満たすか否かを検証する工程と、を有することを特徴とする複数の要素からなるシステムの設計・開発方法である。

尚、システムとは、前述のように、マイコン、Ｉ／Ｏといったような複数のモジュールから構成されるものを意図したものであり、また、そのマイコン、Ｉ／Ｏが上記の要素に相当する。

そして、前述のように、請求項１〜４の統合シミュレーション装置を用いれば、複数の要素の模擬実行結果を組み合わせ、その複数の要素からなるシステムの模擬実行結果を容易に再現することができる。このため、複数の要素を個別に設計・開発しても、容易に、その複数の要素からなるシステムの妥当性を検証できる。

この点、請求項５の方法では、請求項１〜４の統合シミュレーション装置を用い、複数の要素それぞれの模擬実行結果同士の同期をとって、システムの模擬実行結果を再現する工程を有しているため、複数の要素それぞれを個別に開発でき有利である。また、だからこそ、請求項５の方法のように、システムの要求仕様の定義→個別仕様の定義→複数の要素それぞれの設計、という流れで開発を進めることができる。より具体的には、複数の要素においてどのような結果（出力）が得られれば良いかを定め、その結果（出力）が得られるように、その複数の要素を個別に開発することができる。このような方法によれば、例えば、設計→テスト→テスト不合格→再設計→再テスト、というようないわば試行錯誤を避けることができるため、開発工数を削減することができるようになる。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。

図１（ａ）は、本発明が適用されたシミュレーション装置１のハード構成を表す説明図であり、図１（ｂ）は、シミュレーション装置１のソフト構成を表す説明図である。
本実施形態のシミュレーション装置１は、ハードウェアやソフトウェア、或いはハードウェア及びソフトウェアを含めたモジュール或いはシステムをシミュレーションして検証するための装置である。ソフトウェアの開発においては、例えばＣ、Ｃ＋＋等のプログラム言語が用いられる。また、ハードウェアの開発においては、ハードウェア記述言語（ＨＤＬ）が用いられる。尚、ハードウェアの開発では、ＨＤＬを用いず、例えば回路図を記述するような方法もとられる。そして、ソフトウェアやハードウェア等の開発では、所定のレベルでモデリングが行われると共に、モデリングで生成されたモデルの妥当性がシミュレーションにより検証される。モデリングのレベルには、個々のロジックや信号を明らかにするためにより詳細に記述されるサイクル・アキュレートレベル、そのサイクル・アキュレートレベルよりも抽象度が高いトランザクションレベル等がある。

本実施形態のシミュレーション装置１は、モジュール或いはシステム毎にモデリングのレベルが異なるとしても、そのモデリングのレベルが異なるモジュール或いはシステムを統合したシミュレーション結果を容易に再現できるようにするものである。

図１（ａ）に示すように、本実施例のシミュレーション装置１は、各種演算処理を行うＣＰＵ１０と、当該シミュレーション装置１の電源投入時に必要なプログラム等を記憶するＲＯＭ１１と、ＣＰＵ１０によるプログラム実行時に作業用メモリとして使用されるＲＡＭ１２と、外部の機器と通信するための通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）１３と、利用者の操作情報をＣＰＵ１０に入力するためのキーボードやポインティングデバイス等からなる操作部１４と、各種情報を表示するための液晶ディスプレイ等からなる表示部１５と、ＣＰＵ１０に実行させるためのプログラムやプログラム実行時に必要なデータ等を記憶するハードディスク装置（ＨＤＤ）１６と、カウンタ１７とを備える。カウンタ１７は、後述するように、カウンタα，βからなる。

ＣＰＵ１０は、ＨＤＤ１６に格納された各種プログラムを実行することにより、図１（ｂ）に示す制御部１８、通信部１９、シミュレーション部２０、及びログ取得部２７としての機能を果たす。

制御部１８は、通信部１９、シミュレーション部２０、及びログ取得部２７を統括制御する。例えば、通信部１９を介して、外部のシミュレータ（１），（２）…からシミュレーション結果を取得し、その取得したシミュレーション結果をＨＤＤ１６に記憶させる。

通信部１９は、通信Ｉ／Ｆ１３を介して、外部のシミュレータ（１），（２）…と通信を行う。
ログ取得部２７は、通信部１９を介して、外部のシミュレータ（１），（２）…からの情報（信号）に基づき、所定のシミュレーション対象についてのログ（後述する時間ログＡ，Ｂ）を取得する。

シミュレーション部２０は、シミュレータ（１），（２）…のシミュレーション結果を結合し、複数のシミュレーション対象（シミュレータ（１），（２）…）からなる複合システムについてのシミュレーションを再現する。詳しくは後述する。

ここで、図２を用いて、ログ取得部２７を中心により具体的に説明する。尚、以下の説明においては、図９（ａ）のような複合システムを開発する過程において、特に、図９（ｂ）に示すように、マイコンと周辺Ｉ／Ｏ（１）とからなる複合システムを検証する場合について説明する。また、以下、マイコンをシステムＡとし、周辺Ｉ／Ｏ（１）をシステムＢとする。

ログ取得部２７は、図２に示すように、カウンタα，β、及びメモリＭとから構成される。カウンタα，βは図１のカウンタ１７に相当し、メモリＭは、図１のＲＡＭ１２に相当する。メモリＭは、カウンタα，βのカウント値のログを記憶するものである。尚、メモリＭ（ＲＡＭ１２）に記憶された情報は、後述するように、ＨＤＤ１６に記憶されるようになっている。尚、図２において、基準クロックＡは、システムＡの動作クロックであり、基準クロックＢは、システムＢの動作クロックである。

ここで、図６は、シミュレーション装置１の制御部１８が実行する処理を表すフローチャートである。図６の処理は、操作部１４を介して外部より所定の指令が入力されると開始される。尚、ここでは、シミュレータ（１）においてシステムＡのシミュレーションが実行され、シミュレータ（２）においてシステムＢのシミュレーションが実行されるものとする。また、シミュレータ（１）→シミュレータ（２）の順で、シミュレーションが実行されるものとする。

図６の処理では、まず、Ｓ１１０において、シミュレータ（１）にシステムＡのシミュレーションを実行させる。具体的には、通信部１９を介して、シミュレータ（１）に、シミュレーションの実行指令を送信する。これにより、シミュレータ（１）においてシステムＡのシミュレーションが実行される。

次に、Ｓ１２０に進み、シミュレータ（１）におけるシミュレーションが完了したか否かを判定する。シミュレータ（１），（２）は、シミュレーションが完了すると、完了した旨を表す完了信号を出力するようになっており、制御部１８は、通信部１９を介してその完了信号を検出すると、シミュレーションが完了したと判断する。

Ｓ１２０でシミュレーションが完了していない、つまり完了信号を検出していないと判定すると（Ｓ１２０：ＮＯ）、再びＳ１１０に戻る。Ｓ１２０から戻ったＳ１１０では、シミュレータ（１）にシミュレーションを継続させる。

一方、Ｓ１２０でシミュレーションが完了した、つまり完了信号を検出したと判定すると（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、Ｓ１３０に移行し、メモリＭの情報及びシミュレータ（１）のシミュレーション結果を取得し、その取得した情報をＨＤＤ１６に記憶する。尚、メモリＭの情報及びシミュレータ（１）のシミュレーション結果については後述する。

Ｓ１３０の後はＳ１４０に移行し、シミュレータ（１）（具体的に、シミュレータ（１）におけるシミュレーション対象であるシステムＡ）の他に、シミュレーション対象が有るか否かを判定する。ここでは、例えば、前述の完了信号を受信しているか否かにより、シミュレーション対象があるか否かを判定する。

Ｓ１４０でシミュレーション対象があると判定すると（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、Ｓ１５０に移行し、シミュレーション対象を切り換える。具体的に、シミュレータ（１）（システムＡ）から、シミュレータ（２）（システムＢ）にシミュレーション対象を切り換える。

そして、Ｓ１５０の後は、Ｓ１１０に進む。つまり、シミュレータ（２）にシステムＢのシミュレーションを実行させる。以降については、シミュレータ（１）の場合と同様である。

一方、Ｓ１４０でシミュレーション対象がないと判定すると（Ｓ１４０：ＮＯ）、シミュレーション対象の全てについてシミュレーションが完了したと判断してＳ１６０に移行し、Ｓ１３０でＨＤＤ１６に記憶したシミュレーション結果及びメモリＭの情報を読み出し、それらを結合する。具体的に、システムＡ及びシステムＢについてのシミュレーション結果、及びメモリＭの情報を、あたかも、そのシステムＡ及びシステムＢからなる１つのシステムをシミュレーションして取得したかのように結合する。尚、結合の点については、図３（ｂ）で後述する。

Ｓ１６０の後はＳ１７０に移行し、Ｓ１６０の結合結果（結合データ）をＨＤＤ１６に記憶させる。そしてその後、当該処理を終了する。
システムＡのシミュレーションでは、図２上段に示すように、ログ取得部２７が備えるカウンタαに基準クロックＡが入力される。一方、ログ取得部２７が備えるカウンタβには、基準クロックＡ、及びシステムＡとシステムＢとの間でやりとりされる信号（以下、Ａ−Ｂ信号と記載する）が入力される。尚、これは、通信部１９を介した通信により実現される。また、基準クロックＡ及びＡ−Ｂ信号は、システムＡのシミュレーションにおいて模擬的に入出力されるものである。

カウンタαは、基準クロックＡが立ち上がる毎に、１づつカウントアップする。一方、カウンタβは、基準クロックＡが立ち上がる毎に１づつカウントアップすると共に、Ａ−Ｂ信号の出力レベルが変化する毎に２づつカウントアップする。

図３（ａ）は、カウンタα及びカウンタβのカウントの仕方を表す図面である。
図３（ａ）において、１段目はカウンタαのカウントの仕方を表し、２段目はカウンタβのカウントの仕方を表し、３段目は基準クロックＡを表し、４段目はＡ−Ｂ信号を表す。

まず、カウンタαについて説明する。尚、初期値は０である。カウンタβについても同様（つまり、初期値は０）である。
時刻ｔ１において基準クロックＡが立ち上がると、カウンタαはカウントアップし、カウンタαの値は１になる。同様に、時刻ｔ２において基準クロックＡが立ち上がると、カウンタαはカウントアップし、カウンタαの値は２になる。以後、同様であり、例えば時刻ｔ６では、カウンタαの値は６になる。

次に、カウンタβについて説明する。
時刻ｔ１において、基準クロックＡが立ち上がると、カウンタβはカウントアップし、カウンタβの値は１になる。時刻ｔ２についても同様である。そして、時刻ｔ１０においてＡ−Ｂ信号の出力レベルが変化すると、カウンタβは２カウントアップし、この場合、カウンタβの値は４になる。以後、時刻ｔ３ではカウンタβ値は５、時刻ｔ１１ではカウンタβ値は７、時刻ｔ４ではカウンタβ値は８、時刻ｔ５では基準クロックＡとＡ−Ｂ信号とが同時に立ち上がってカウンタβ値は３カウントアップして１１、時刻ｔ６ではカウンタβ値は１２になる。

そして、図３（ａ）に示すようなカウンタα値、及びカウンタβ値の増え方は、ログとしてメモリＭ（図２参照）に記憶される。尚、以下、システムＡをシミュレーションした場合に得られるカウンタα値及びカウンタβ値のログを、時間ログＡとも記載する。この時間ログＡには、カウンタα，βのカウント動作の間の時間を表す情報も含む。具体的に、図３（ａ）において、例えばｔ１〜ｔ２の期間の情報や、ｔ１〜ｔ１０の期間の情報を含む。後述する時間ログＢについても同様である。

時間ログＡを取得する期間は、基準クロックＡの周波数を表す数とＡ−Ｂ信号の周波数を表す数との最小公倍数をとり、その最小公倍数÷基準クロックＡの周波数で求まる期間、或いはその最小公倍数÷Ａ−Ｂ信号の周波数で求まる期間である。後述する時間ログＢについても同様である。

時間ログＡ、特に、カウンタβ値によれば、その増え方により、基準クロックＡが立ち上がるタイミングと、Ａ−Ｂ信号の出力レベルが変化するタイミングとの関係が分かる。シミュレーション装置１（より具体的に、シミュレーション部２０）は、時間ログＡに基づき、基準クロックＡとＡ−Ｂ信号との関係（ずれ、或いは位相差）を認識し、その認識結果に基づき、シミュレータ（１）における時間軸を定義する。

尚、カウンタαにより、基準クロックＡのみに対応するログをとっているのは、カウンタβの抜けの有無を検証するためである。つまり、カウンタαの値が増加しているにもかかわらずカウンタβの値が増加していない場合には、カウンタβにおいてカウントミス（抜け）が発生したことが分かる。

図２に戻り、システムＢのシミュレーションにおいて（図２下段参照）、ログ取得部２７が備えるカウンタαには、基準クロックＢが入力される。一方、ログ取得部２７が備えるカウンタβには、基準クロックＢ、及びＡ−Ｂ信号が入力される。これは、前述のように、通信部１９を介した通信により実現される。

そして、前述した場合と同様に、カウンタαは、基準クロックＢが立ち上がる毎に１づつカウントアップする。一方、カウンタβは、基準クロックＢが立ち上がる毎に１づつカウントアップすると共に、Ａ−Ｂ信号の出力レベルが変化する毎に２づつカウントアップする。カウンタα値及びカウンタβ値の増え方は図３（ａ）と同様であり、ここでは説明を省略する。また、以下、システムＢをシミュレーションした場合に得られるカウンタα値及びカウンタβ値のログを、時間ログＢとも記載する。

時間ログＢ、特に、カウンタβ値によれば、その増え方により、基準クロックＢが立ち上がるタイミングと、Ａ−Ｂ信号の出力レベルが変化するタイミングとの関係が分かる。シミュレーション装置１（より具体的に、シミュレーション部２０）は、時間ログＢに基づき、基準クロックＢとＡ−Ｂ信号との関係（ずれ、或いは位相差）を認識し、その認識結果に基づき、シミュレータ（２）における時間軸を定義する。

尚、時間ログＡ，Ｂ（特に、カウンタβ値）によれば、前述のように、基準クロックＡ，Ｂの立ち上がりタイミング及びＡ−Ｂ信号の出力レベルが変化するタイミングが分かるため、時間ログＡ，Ｂに基づき、基準クロックＡ、基準クロックＢ、Ａ−Ｂ信号、さらには、他の出力信号を結合することができる。この点について、図３（ｂ）を用いて説明する。

図３（ｂ）において、出力信号Ａは、システムＡのシミュレーションにおいて、基準クロックＡに同期して出力される信号である。より具体的に、所定の入力（外界ログＡ：図４参照）に対して出力される信号である。シミュレーション装置１は、基準クロックＡ、Ａ−Ｂ信号、及び出力信号Ａを、シミュレータ（１）におけるシミュレーション結果（結果Ａ：図４参照）として取得し、ＨＤＤ１６に記憶させる（図６のＳ１３０）。

また、出力信号Ｂは、システムＢのシミュレーションにおいて、基準クロックＢに同期して出力される信号である。より具体的に、所定の入力（外界ログＢ：図４参照）に対して出力される信号（結果Ｂ：図４参照）である。シミュレーション装置１は、基準クロックＢ、Ａ−Ｂ信号、及び出力信号Ｂを、シミュレータ（２）におけるシミュレーション結果（結果Ｂ：図４参照）として取得し、ＨＤＤ１６に記憶させる（図６のＳ１３０）。

尚、基準クロックＡ，Ｂ及びＡ−Ｂ信号は、時間ログＡ，Ｂから再現することもできる。
例えば、図３（ｂ）上段に示すように、時間ログＡとしてのカウンタβ値に基づき、そのカウンタβ値が１増加する箇所（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６，Ｔ８）は、基準クロックＡの立ち上がりタイミングである。また、カウンタβ値が２増加する箇所（Ｔ３，Ｔ５）は、Ａ−Ｂ信号の出力レベルが変化する（立ち上がり又は立ち下がり）タイミングである。さらに、カウンタβ値が３増加する箇所（Ｔ７）は、基準クロックＡの立ち上がりタイミング及びＡ−Ｂ信号の出力レベルが変化する（立ち上がり又は立ち下がり）タイミングである。尚、Ａ−Ｂ信号について、立ち上がり→立ち上がり（或いは立ち下がり→立ち下がり）というパターンは存在しないため、初期状態の出力レベルさえ分かれば、Ａ−Ｂ信号の波形を描くことができる。初期状態の出力レベルは、メモリ（例えばＲＡＭ１２）に記憶されるようになっている。また、基準クロックＡ，Ｂの周期は一定であるため、立ち上がり（或いは立ち下がり）タイミングが分かれば、確実かつ容易に波形を描くことができる。

また、図３（ｂ）下段に示すように、時間ログＢとしてのカウンタβ値に基づき、そのカウンタβ値が１増加する箇所（Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３）は、基準クロックＢの立ち上がりタイミングである。また、カウンタβ値が２増加する箇所（Ｔ３，Ｔ５，Ｔ７）は、Ａ−Ｂ信号の出力レベルが変化する（立ち上がり又は立ち下がり）タイミングである。

そして、図３（ｂ）に示すように、システムＡについて取得できたＡ−Ｂ信号の時間軸と、システムＢについて取得できたＡ−Ｂ信号の時間軸とをあわせることで、基準クロックＡ、出力信号Ａ、基準クロックＢ、及び出力信号Ｂの時間軸をあわせることができる。

つまり、シミュレーション装置１は、システムＡ及びシステムＢについてのシミュレーション結果を、メモリＭの情報（時間ログＡ，Ｂ）を用いて、あたかも、そのシステムＡ及びシステムＢからなる１つのシステムをシミュレーションして取得したかのように結合する。尚、結合結果は、表示部１５に表示されるようにすることができる。

以上のように、シミュレーション装置１は、基準クロックＡとＡ−Ｂ信号とからシミュレータ（１）における時間軸を定義し、基準クロックＢとＡ−Ｂ信号とからシミュレータ（２）における時間軸を定義する。そして、Ａ−Ｂ信号は共通である。このため、シミュレーション装置１は、シミュレータ（１）及びシミュレータ（２）の時間軸の関係を認識すると共に統合することができ、シミュレータ（１）及びシミュレータ（２）におけるシミュレーション結果を結合できるようになっている。

次に、図４は、本実施形態の作用を表す図面である。
本実施形態のシミュレーション装置１は、図４（ａ）に概念を示すが、システムＡ及びシステムＢそれぞれのシミュレーション結果を結合（統合）して、システムＡ及びシステムＢからなる複合システムについてのシミュレーションを再現することができる。

図４（ｂ）に示すように、システムＡのシミュレーションにおいて、外界ログＡを入力とすると、その入力に対して結果Ａが得られる。外界ログＡは、システムＡに対する外部からの入力のことであり、システムＡは、外界ログＡに対して所定の動作をして、その結果としての結果Ａを出力する。尚、この結果Ａは、シミュレータ（１）に蓄積されるものであり、基準クロックＡ、Ａ−Ｂ信号、及び出力信号Ａを含む趣旨である。

一方、システムＡとは別のシステムＢのシミュレーションにおいて、外界ログＢを入力とすると、その入力に対して結果Ｂが得られる。外界ログＢは、システムＢに対する外部からの入力のことであり、システムＢは、外界ログＢに対して所定の動作をして、その結果としての結果Ｂを出力する。尚、この結果Ｂは、シミュレータ（２）に蓄積されるものであり、基準クロックＢ、Ａ−Ｂ信号、及び出力信号Ｂを含む趣旨である。

そしてここで、前述のように、本実施形態のシミュレーション装置１によれば、シミュレータ（１）の時間軸を定義すると共にシミュレータ（２）の時間軸を定義し、そのシミュレータ（１），（２）の時間軸をあわせる、つまりシミュレータ（１），（２）を結合させることができる。

このため、シミュレーション装置１によれば、外界ログＡ、結果Ａ、外界ログＢ、及び結果Ｂを１つのバス上に落とし込んでやることで、あたかもシステムＡとシステムＢとが１つのバス上で連携して動作するのと同等の環境を実現することができる。つまり、そのシステムＡとシステムＢとからなる複合システムをシミュレーションするのと同じ環境を再現することができる。

このように、本実施形態のシミュレーション装置１によれば、システムＡとシステムＢとが別々に開発されたとしても、そのシステムＡとシステムＢとからなる複合システムのシミュレーション環境を容易に実現（再現）することができる。

次に、本実施形態のシミュレーション装置１を用いた各種製品の開発方法について、図５を用いて説明する。各種製品とは、ハードウェアやソフトウェア、或いはハードウェア及びソフトウェアを含めたモジュール或いはシステム等のことである。

図５において、各プロセス、具体的に、要求分析、システム設計、ハード・ソフト構造設計、実装・シミュレーション、単体テスト、システムテスト、及びシステム評価の内容については、図８と同じである。

本実施形態のシミュレーション装置１を用いた場合には、前述のように、別々に開発されたモジュール或いはシステム等を統合した複合システムについて検証することができる。このため、その個々のモジュール或いはシステムによりどういう結果が得られれば良いかということに基づき、モジュール或いはシステムを個々に開発することを可能にする。

例えば図５では、システム設計の後、そのシステムテスト及び単体テストを行う。具体的に、システム全体としてどのような結果が得られれば良いか、或いはモジュール単体や、全体のシステムより規模の小さい個別システムとしてどのような結果が得られれば良いかを検証する。そして、所望の結果が得られるように、ハード・ソフト構造設計を行う。そして、その後は、実装・シミュレーションにより単体テスト或いはシステムテストを行うわけであるが、そもそも所望の結果が得られるようにハード・ソフト構造設計を行っているため、試行錯誤（トライ＆エラー）により設計を進めなくてもよくなり、設計工数を大幅に削減することができる。

このように、本実施形態のシミュレーション装置１を用いれば、どういう出力結果が得られれば良いか、ということに基づき、その所望の結果が得られるようにモジュールを個々に開発できるようになるという優れた効果を得ることができる。

尚、上記実施形態において、制御部１８、シミュレーション実行部２５が信号取得手段に相当し、ログ取得部２７（特に、カウンタ１７及びメモリＭ）が位相情報取得手段に相当し、シミュレーション部２０及びシミュレーション実行部２５が同期手段及び信号再現手段に相当し、図３（ｂ）が同期、及び信号（Ａ−Ｂ信号及び基準クロックＡ，Ｂ）を再現する様子を表し、Ａ−Ｂ信号が授受信号に相当し、基準クロックＡ，Ｂが動作クロックに相当し、カウンタβが請求項１〜４のカウンタに相当し、図５及びその説明が請求項５の設計・開発方法に相当し、例えば図２のマイコン及び周辺Ｉ／Ｏ（１）がシミュレーション対象及び請求項５の要素に相当している。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

第２実施形態のシミュレーション装置１は、第１実施形態のシミュレーション装置１と比較して、ソフト構成が異なっている。図７（ａ），（ｂ）は、第２実施形態のシミュレーション装置１のソフト構成を表す図面である。

ＣＰＵ１０は、ＨＤＤ１６に格納された各種プログラムを実行することにより、図７（ａ）に示すモデル編集部２１、モデル読込部２３、シミュレーション実行部２５、及びログ取得部２７としての機能を果たす。

モデル編集部２１は、モデル作成に関する情報を、ＨＤＤ１６に格納されたライブラリから読み出し、この情報に基づき、表示部１５に、モデルの作成画面を表示させる。そして、操作部１４から入力される利用者の操作情報に基づき、利用者がシミュレーション対象としているモジュール或いはシステムのモデルを作成する。尚、ここで言うモデルとは、例えばＣ、Ｃ＋＋等により記述されたプログラム、ＨＤＬにより記述されたハードウェアのモデル、及びプログラムとハードウェアのモデルとの両方からなるシステムモデル等を含む趣旨である。

モデル編集部２１で作成されたモデルは、モデルデータとしてＨＤＤ１６に保存される。
モデル読込部２３は、ＨＤＤ１６に記憶されたモデルデータを、外部からの指令に基づき適宜読出す。

シミュレーション実行部２５は、モデル読込部２３により読み出されたモデルに対応する演算処理をＣＰＵ１０に実行させるためのシミュレーションプログラムを生成すると共に、そのシミュレーションプログラムに基づき、シミュレーションを実行する。簡単に言えば、所定のモデルのシミュレーションを行う。

ここで、シミュレーション実行部２５は、図７（ｂ）に示すように、複数のシミュレータ（シミュレータ（１），（２）…）からなる。各シミュレータでは、それぞれ、独立して所定のモデルのシミュレーションが可能である。尚、本第２実施形態では、シミュレーション実行部２５が、図６の処理を実行する。

具体的に、シミュレーション実行部２５は、操作部１４を介した外部からの指令に基づき、システムＡ（例えば図２参照）を表すモデルを、モデル読込部２３を介してＨＤＤ１６から読み込むと共に、その読み込んだシステムＡを表すモデルをシミュレーションする（シミュレータ（１）、Ｓ１１０）。

システムＡのシミュレーションが完了すると（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、そのシミュレーション結果、及びそのシミュレーションによりログ取得部２７のメモリＭに記憶された時間ログＡを取得してＨＤＤ１６に記憶させる（Ｓ１３０）。

次に、シミュレーション対象をシステムＢ（シミュレータ（２））に切り換え（Ｓ１４０：ＹＥＳ→Ｓ１５０）、システムＢ（例えば図２参照）を表すモデルを、モデル読込部２３を介してＨＤＤ１６から読み込むと共に、その読み込んだシステムＢを表すモデルをシミュレーションする（シミュレータ（２）、Ｓ１１０）。

システムＡ，Ｂ（シミュレータ（１），（２））のシミュレーションが完了（Ｓ１２０：ＹＥＳ）してシミュレーション対象がなくなると（Ｓ１４０：ＮＯ）、ＨＤＤ１６に記憶した情報（時間ログＡ，Ｂ、システムＡ，Ｂのシミュレーション結果）を読み出して結合する。また、その結合結果（結合データ）は、ＨＤＤ１６に記憶させる。そしてその後、図６の処理を終了する。

このような第２実施形態のシミュレーション装置１によれば、そのシミュレーション装置１上で複数のシミュレーション対象のシミュレーションを実行できるとともに、そのシミュレーション結果を結合できるようになるため、複数台のシミュレーション装置を用いなくても良くなるという利点がある。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術範囲内において種々の形態をとることができる。
例えば上記第１実施形態では、シミュレーション装置１は、通信部１９を介して外部のシミュレータ（１），（２）のシミュレーション結果を取得できるようになっているが、シミュレータ（１），（２）のシミュレーション結果が、例えば操作部１４を介してシミュレーション装置１に入力される構成でも良い。この場合、その入力されたシミュレーション結果をＨＤＤ１６に記憶させておき、そのＨＤＤ１６から、シミュレーション結果が取得されるようにすれば良い。

また、上記第１実施形態では、シミュレーション装置１の制御部１８は、シミュレータ（１）にシミュレーションを実行させ、次にシミュレータ（２）にシミュレーションを実行させるようにしているが、その順序は問わない。つまり、シミュレータ（２）にシミュレーションを実行させ、次にシミュレータ（１）にシミュレーションを実行させるようにしても良い。また、シミュレータ（１），（２）…を動作させる順序を表す情報は、デフォルトで定められて予めＲＯＭ１１に記憶されていても良いし、操作部１４を介して利用者により所望の情報（つまり、順序）が入力されるように構成しても良い。第２実施形態についても同様である。つまり、第２実施形態において、シミュレータ（２）にシミュレーションを実行させ、次にシミュレータ（１）にシミュレーションを実行させるようにしても良い。

また、上記実施形態において、カウンタα、カウンタβ、及びメモリＭを、シミュレータ（１），（２）…毎に備えても良い。そして、シミュレータ（１），（２）…毎のシミュレーション結果及び時間ログＡ，Ｂを同時に取得できるようにしても良い。このようにすれば、シミュレータ（１），（２）…を同時に動作させることができる、言い換えると、複数種類のシミュレーションを同時に実行できるようになると共に、それらを結合できるようになるため、効率をより向上させることができる。

また、上記実施形態では、出力信号Ａ、出力信号Ｂがそれぞれ１つの場合について説明したが、出力信号Ａ、出力信号Ｂが複数の場合でも、同じように時間軸を合わせて結合することができる。

また、上記実施形態では、時間ログＡを取得する期間は、基準クロックＡの周波数を表す数とＡ−Ｂ信号の周波数を表す数との最小公倍数をとり、その最小公倍数÷基準クロックＡの周波数で求まる期間、或いはその最小公倍数÷Ａ−Ｂ信号の周波数で求まる期間であるが、その期間よりもさらに長い期間、時間ログを取得するようにしても良い。時間ログＢについても同様である。

また、上記実施形態では、カウンタαは、基準クロックＡ，Ｂが立ち上がる毎にカウントアップするが、基準クロックＡ，Ｂが立ち下がる毎にカウントアップするようにしても良い。

また、上記実施形態において、時間ログＡ，Ｂから基準クロックＡ，Ｂ、及びＡ−Ｂ信号が再現され、その再現された基準クロックＡ，Ｂ及びＡ−Ｂ信号がシミュレーション結果として取得されるようにしても良い。

第１実施形態のシミュレーション装置１の構成図である。 ログ取得部２７の構成を説明する図である。 カウンタα，βの動作の仕方、及びシミュレーション結果の結合方法を表す図である。 第１実施形態の作用を表す図である。 第１実施形態のシミュレーション装置１を用いた開発方法を表す図である。 第１実施形態のシミュレーション装置１の制御部１８が実行する処理を表すフローチャートである。 第２実施形態のシミュレーション装置１のソフト構成図である。 従来の開発方法を表す図である。 複合システムの一例を表す図である。 設計レベルを表す概念図である。

符号の説明

１…シミュレーション装置、１０…ＣＰＵ、１１…ＲＯＭ、１２…ＲＡＭ、１３…通信Ｉ／Ｆ、１４…操作部、１５…表示部、１６…ＨＤＤ、１７…カウンタ、１８…制御部、１９…通信部、２０…シミュレーション部、２１…モデル編集部、２３…モデル読込部、２５…シミュレーション実行部、２７…ログ取得部。

Claims (5)

1. 複数のシミュレーション対象からなるシステムの模擬実行結果を、そのシミュレーション対象それぞれの模擬実行結果（以下、個別模擬実行結果と言う）を組み合わせて再現する統合シミュレーション装置であって、
   前記個別模擬実行結果は、模擬実行に必要な入力信号、及び模擬実行により得られる出力信号であり、さらに、その入力信号及び出力信号の両方又は一方には、異なるシミュレーション対象間でやりとりされる信号（以下、授受信号と言う）が含まれており、
   前記複数のシミュレーション対象のそれぞれについて、前記個別模擬実行結果を取得する信号取得手段と、
   前記複数のシミュレーション対象のそれぞれについて、前記授受信号と、その授受信号以外の前記個別模擬実行結果との位相関係を表す情報（以下、位相情報と言う）を取得する位相情報取得手段と、
   前記信号取得手段により取得された前記個別模擬実行結果同士において、前記授受信号の同期をとり、さらに、前記位相情報に基づき、その授受信号以外のその個別模擬実行結果同士の同期をとる同期手段と、
   を備えていることを特徴とする統合シミュレーション装置。
2. 請求項１に記載の統合シミュレーション装置において、
   前記シミュレーション対象の模擬実行では、そのシミュレーション対象が動作するための所定の動作クロックが入力されるようになっており、
   前記位相情報取得手段は、
   前記授受信号と、前記動作クロックとの位相関係を表す情報を、前記位相情報として取得することを特徴とする統合シミュレーション装置。
3. 請求項２に記載の統合シミュレーション装置において、
   前記位相情報取得手段は、
   前記授受信号及び前記動作クロックが入力されると共に、その授受信号の立ち上がり及び立ち下がり毎に所定値の分だけカウント動作し、前記動作クロックの立ち上がり或いは立ち下がり毎に前記所定値とは異なる値の分だけカウント動作するカウンタと、
   前記カウンタのカウント値の変化の仕方を記憶するメモリと、を備え、
   前記メモリに記憶されたカウント値の変化の仕方を表す情報を、前記授受信号と前記動作クロックとの位相関係を表す前記位相情報として取得するようになっていることを特徴とする統合シミュレーション装置。
4. 請求項３に記載の統合シミュレーション装置において、
   前記メモリに記憶されたカウント値の変化の仕方を表す情報に基づき、前記授受信号及び前記動作クロックを再現する信号再現手段を備え、
   前記信号取得手段は、前記信号再現手段により再現された前記授受信号及び前記動作クロックを、前記個別模擬実行結果として取得することを特徴とする統合シミュレーション装置。
5. 複数の要素からなるシステムの設計・開発方法であって、
   前記システムの要求仕様を定義する工程と、
   前記要求仕様を実現する前記複数の要素それぞれの仕様（以下、個別仕様と言う）を定義する工程と、
   前記個別仕様を実現する前記複数の要素それぞれを設計する工程と、
   設計できた前記複数の要素それぞれを模擬実行する工程と、
   請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の統合シミュレーション装置を用い、前記複数の要素それぞれの模擬実行結果同士の同期をとって、前記システムの模擬実行結果を再現する工程と、
   再現できた前記システムの模擬実行結果が前記要求仕様を満たすか否かを検証する工程と、
   を有することを特徴とする複数の要素からなるシステムの設計・開発方法。

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