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MO801: Tópicos em Arquitetura e Hardwarehttp://www.ic.unicamp.br/~sandro
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Tópicos em System-Level Tópicos em System-Level DesignDesign
Sandro [email protected]
2o Semestre de 2006
IntroduçãoIntrodução
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A Indústria Eletrônica
• Maiores impulsos para avanços na tecnologia de circuitos integrados
• Extremamente competitiva
• Time-to-market reduzido
• Vida útil reduzida para o produto
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A Indústria Eletrônica
• Dispositivos eletrônicos na visão do consumidor:• Cada vez mais funcionalidades• Cada vez mais rápidos• Cada vez menores• Cada vez mais baratos
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A Indústria Eletrônica
• Visão do projetista:• Um incessante aumento de complexidade !!!
• Novos padrões precisam ser rapidamente absorvidos
• Novas metodologias de projeto se fazem necessárias
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A Indústria Eletrônica
• ITRS 2005:• Custo (do design) é a maior ameaça à
continuidade do roadmap para semicondutores• Custos de fabricação (NRE): ~ milhões de U$
• Custo de Projeto: ~ dezenas de milhões de U$
• Tempos do ciclo de fabricação: ~ semanas
• Tempos no ciclo de projeto: ~ meses ou mesmo anos
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Lei de Moore
Fonte: Intel
A Lei de Moore continua prevalecendo, com o númerode transistores dobrando a cada 2 anos
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Tecnologia em CI – Estado da Arte
30 nanômetros:
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Perdas por atraso no desenvolvimento
6 meses de atraso = - 33% de lucro
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Aumento da capacidade de memória
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Processador x Memória
Year
Performance
1
10
100
1,000
10,000
100,000
CPU
Memory
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Consumo de energiaFonte: Intel
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Modelo inicial de sistema
Glue logic/Bridge
Hardware Especializado
(DSP)
E/S
E/S
E/S
E/S
Memória
Processador
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System-on-Chip
Processador
Glue logic/Bridge
Hardware Especializado
(DSP)
E/S
E/S
E/S
E/S
Memória
SoC
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Multiprocessor System-on-Chip
Processador
Glue logic/Bridge
Hardware Especializado
(DSP)
E/S
E/S
E/S
E/S
Memória
MPSoC
Processador
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Onde estão os problemas?
• Hardware• Acesso à memória externa• Acesso aos periféricos externos (e internos?)• Conversão de níveis de tensão• Transposição de domínios de freqüência• Especificação correta da capacidade da FPGA• Mapeamento dos pinos de I/O• Depuração
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Onde estão os problemas?
• Software• Compilador• Depurador• Boot Loader (Monitor de Hardware)• Sistema Operacional• Drivers para periféricos• Inteligência do dispositivo final
• Interface com usuário• Configuração remota• Tolerância a falhas
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Fluxo de Projeto Antigo (Clássico)Especificação
Projeto de Hardware
Projeto de Software
Protótipo
Integração
Validação Fabricação
Sem Comunicação
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Por que não é adequado?
• Era comum projetistas partirem de uma especificação em papel diretamente para um implementação RTL
• Times de hardware e software não interagem• Problemas que poderiam ser descobertos na fase inicial só
aparecem na prototipação, onde é muito mais caro corrigir
• Alta complexidade leva a alto tempo de desenvolvimento
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Custo de corrigir um problemaC
usto
TempoVerificação Teste do sistema Usuário
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Solução???
• Abstração !!!• É uma técnica poderosa para atacar a
alta complexidade;
• Esconde detalhes desnecessários nas fases iniciais: pinos, latências, gates
• Quanto mais detalhes, mais baixo o nível de abstração
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Fluxo de Projeto para SoC
Especificação
Teste do ChipIntegração do Sistema
Validação do Sistema
Fabricação
Particionamento HW/SW TLM
Projeto de Hardware
Projeto de Software
Projeto concorrente de HW/SW
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Transaction Level Modeling (TLM)
• Alto nível de abstração: modelo do sistema todo, verificação
• Tipicamente usado para simulação funcional (temporizada ou não), modelagem de plataformas e testbenches
• Comunicação é modelada separado da funcionalidade
• Transferência de dados é feita através de chamadas de funções
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Referências
• SystemC from the Ground-up - David C. Black e Jack Donovan, Kluwer Academic Press, 2004
• System Design with SystemC. Thorsten Grötker, Stan Liao, Grant Martin and Stuart Swan. Kluwer, 2002.
• Transaction Level Modeling in SystemC – Adam Rose, Stuart Swan, John Pierce, Jean-Michel Fernandez, OSCI TLM Working Group
• Transaction Level Modeling with SystemC – TLM Concepts and Applications. Frank Ghenassia (Ed.). Springer, 2005.
• Artigos de conferências como DAC, DATE e ISSS.