Методика проектирования ПЛИС в САПР Active-HDL

Процедура проектирования ПЛИС в САПР Active-HDL

Как уже отмечалось, стремительное развитие элементной базы электроники повлекло за собой возникновение необходимости в адекватном повышении производительности средств и методов разработки ПЛИС.

Исторически средства проектирования ПЛИС развивались на основе трех парадигм:

• · логического проектирования;
• · схемного проектирования;
• · проектирование с помощью языков описания аппаратного обеспечения.

Последняя концепция является новейшей и сейчас находится на стадии бурного развития. Идея данного подхода заключается в том, что разработчик описывает на функциональном уровне необходимое (с точки зрения алгоритма функционирования) поведение цифрового устройства с помощью создания поведенческой модели, а система автоматизированного проектирования, соответственно, синтезирует логическую структуру что воссоздает описанное поведение.

Поведенческие модели могут быть созданы разными способами, в частности, с помощью специализированных языков описания аппаратного обеспечение, графов конечных автоматов и др. Система САПР Active-HDL поддерживает все современные способы созданий поведенческих моделей.

Рассмотрим маршрут проектирования в системе Active-HDL.

На рис. 3.1 изображен в виде блок — схемы полный процесса проектирования цифрового устройства на базе ПЛИС: формулировки (технического) задания, до конечного результата — серийного изготовления образца.

На всех этапах процесса проектирования формируется ряд моделей разного уровня абстракции, которые отвечают разным аспектам функционирование цифровых устройств. При этом суть процесса многоэтапного проектирования заключается в переходе от моделей с более высоким уровнем абстракции, к моделям с низшим уровнем абстракции, то есть в постепенной детализации описания цифрового устройства на каждом из этапов.

Приведем классификацию моделей, которые применяются в процессе проектирования:

Поведенческая модель (Behavioral model, Interpreted model) — показывает реакцию цифрового устройства на изменение входных сигналов с учетом времени воздействия. Эта модель не содержит детального описания аппаратной реализации устройства. Уровень абстракции зависит от уровня детализации описания поведенческой модели. Например, на высшем уровне абстракции поведенческая модель может описывать процессор, который выполняет абстрактный алгоритм, а на низшем уровне — это может быть модель процессора с детализацией системы команд (множества инструкций) и алгоритмов их выполнения. Точность детализации входных и исходных данных зависит от уровня абстракции модели.

Функциональная модель (Functional model) — функциональная модель описывает функции системы без определения способа реализации этих функций. Данная модель показывает лишь реакцию системы или ее компоненты, без учет временного фактора (определяет значение выхода, но не время его установление). Уровень абстракции зависит от степени детализации модели. Уровень детализации входных и исходных данных зависит от уровня абстракции.

Структурная модель (Structural model) — структурная модель представляет компоненты системы с точки зрения их иерархии и взаимосвязей между ними. Структурная модель должна отвечать физической иерархии в описываемом объекте. Иерархия, в свою очередь, определяется физической организацией конкретной реализации. Структурная модель описывает физическую структуру конкретной реализации путем определения компонент и топология их взаимосвязей. Компоненты могут быть описаны на структурном, функциональном или поведенческом уровне. Моделирование структурной модели требует наличию поведенческих моделей всех более низких веток иерархии, следовательно степень детализации аспектов модельного времени значений объектов данных и функциональности структурной модели зависит от степени детализации моделей компонент.

Модель производительности (Performance Model, Uninterpreted Model) — данный тип моделей позволяет моделировать лишь временные аспекты работы цифрового устройства (то есть скорость реакции на изменение входного сигнала, без вычисления значения исходного сигнала).

Модель интерфейса (Interface Model, bus functional model) — можно сравнить с «черным ящиком». Эта модель может содержать детализацию всех аспектов обмена информацией между объектом и внешней средой, включая функциональность, временные характеристики, значения данных и тому подобное. Такая модель не содержит информацию о внутренней структуре объекта. Модель смешанного уровня, Гибридная модель (Mixed — Level Model, Hybrid Model) — содержит компоненты, которые описаны на разных уровнях абстракции или разными классами моделей.

Виртуальный прототип (Virtual Prototype).Виртуальным прототипом называют компьютерную имитационную модель конечного продукта (спроектированного устройства) или его компонентов. При этом от такой модели не требуется выполнения никаких специальных условий относительно ее характеристик.

Термин «виртуальный прототип» помечает класс моделей, которые играют определенную роль в процессе проектирование, в частности:

• · иллюстрируют возможные варианты реализации проекта;
• · демонстрируют концепцию проекта;
• · дают возможность проверки проекта на соответствие требованиям и адекватности поставленной задаче.