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Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul Faculdade de Informática. 04/junho/2014. O pen V irtual P latforms. Guilherme Afonso Madalozzo Doutorando Fernando Gehm Moraes Orientador. Sumário. Introdução Plataformas Virtuais OVP Conceitos APIs Modelos de processadores

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Presentation Transcript


O pen v irtual p latforms

Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul

Faculdade de Informática

04/junho/2014

Open Virtual Platforms

Guilherme Afonso Madalozzo

Doutorando

Fernando Gehm Moraes

Orientador


Sum rio

Sumário

  • Introdução

  • Plataformas Virtuais

  • OVP

    • Conceitos

    • APIs

    • Modelos de processadores

    • Exemplos

  • HeMPS OVP


Introdu o

Introdução

  • Desenvolvimento de um projeto SoC é altamente complexo

    • Otimização de energia

    • Testabilidade

    • Verificação

    • Time-to-market

  • Proposto uso de PBDs (Platform Based Design)

    • Reduzir os riscos no desenvolvimento

    • Diminuir os custos do projeto

    • Menor tempo


Introdu o1

Introdução

  • Usa-se modelagem em nível de sistema

    • Descrever aspectos de hardware em alto nível de abstração

    • Detalhes desnecessários aos modelos podem ser ocultados

  • Descrição em software

    • Simulações mais rápidas

    • Facilidade na descoberta de erros

  • Fornecimento de estimativas que auxiliam na tomada de decisões no decorrer do projeto


O pen v irtual p latforms

Plataformas Virtuais


Plataformas virtuais

Plataformas Virtuais

  • Possibilita o desenvolvimento paralelo de Hardware e Software

  • Descreve-se um conjunto de modelos de hardware, representam um sistema completo

  • Análise antecipada de problemas de projeto

    • Consumo de energia

    • Tráfego de barramento

    • Uso de memória

    • Eficiência dos componentes

    • Desempenho do sistema


Plataformas virtuais1

Plataformas Virtuais

  • Benefícios

    • Menor Custo de Desenvolvimento

    • Aumento da Qualidade

    • Redução de riscos envolvidos com o Desenvolvimento de Software

  • Simulação de um hardware real

  • Integração do hardware com o software é feita desde o início do processo de implementação


Plataformas virtuais2

Plataformas Virtuais

  • São parametrizáveis

    • Tamanho da memória

    • Profundidade de buffer

    • Tipos de processadores

    • Periféricos

  • Projetistas de Hardware configuram a plataforma virtual e disponibilizam para os engenheiros de software

  • Tempo de desenvolvimento do produto é reduzido significativamente


Plataformas virtuais3

Plataformas Virtuais

Tradicional

Produto Final

Desenv. SW

Especificação Plataforma

Desenv. HW

Produto Final

Virtual

Especificação Plataforma

Desenv. SW

Desenv. Modelo

Desenv. HW


O pen v irtual p latforms

OVP


O pen v irtual p latforms

OVP Conceitos

Desenvolvida em 2008

Ferramenta open source, flexível e com licença para 90 dias

Simulação rápida

Configuração de plataformas homogêneas e heterogêneas é simples


Ovp conceitos

OVP Conceitos

  • Três componentes básicos

    • OVP models

      • Consiste em um grupo de modelos de processadores que são disponibilizados gratuitamente para serem usados

    • OVP APIs

      • Possibilitam a descrição do comportamento de processadores e periféricos para gerar plataformas virtuais. As APIs são escritas em linguagem C/C++

      • OVP é composto por quatro APIs

    • OVPsim

      • Ferramenta utilizada para gerar os simuladores das plataformas descritas com as APIs


O pen v irtual p latforms

Modelos


Modelos

Modelos

OVP contém mais de 75 modelos de processadores

Modelos disponíveis na página do OVP para download

Cada modelo contém seu crosscompiler, deve-se baixar o toolchain do modelo requerido

Toolchain está disponível para download na mesma seção do seu modelo, no site do OVP


Modelos1

Modelos

  • Principais modelos

    • ARC (ArgonautRiscCore)

    • MIPS (MicroprocessorInterlockedPipeline Stages)

    • ARM (AdvancedRiscMachine)

    • PPC (PowerPC)

    • OpenRISC (OpenCores)

    • Renesas

    • XilinxMicroblaze


Modelos2

Modelos

  • ARC

    • Fabricado pela empresa Synopsys

    • Automação de projetos eletrônicos

  • OVP contém três famílias de processadores 32-bits

    • ARC 600

    • ARC 700

    • ARC EM

  • Contém soluções para otimização de codecs para aplicações Áudio/Vídeo

    • ARC Audio

    • ARC Video


  • Modelos3

    Modelos

    • MIPS

      • Atua no mercado de semicondutores por mais de duas décadas

      • Soluções para aplicações gráficas, vídeo, entretenimento, comunicações (VoIP) e redes


    Modelos4

    Modelos

    • MIPS

      • OVP contém duas famílias

        • MIPS 32

        • MIPS 64

      • Adaptados novos modelos

        • MIPS 32 OR1K

        • MIPS 32 Aptiv

        • MIPS M14K


    Modelos5

    Modelos

    • ARM

      • Utiliza tecnologia avançada para produtos digitais, wireless, rede, entretenimento, automotivo, segurança e dispositivos de armazenamento

      • Aproximadamente 20 bilhões de chips no mercado

      • Microprocessadores RISC


    Modelos6

    Modelos

    • ARM

      • OVP contém duas famílias

        • ARM Classic

        • Cortex

      • Classic

        • ARM4-11

      • Cortex

        • Cortex-A, Cortex-R e Cortex-M


    Modelos7

    Modelos

    • PowerPC

      • No mercado desde 1990

      • Sociedade entre Motorola, IBM e Apple

      • Utilizado no mercado automotivo, infraestruturas wireless e servidores

      • Computação para propósito geral

      • OVP contém um modelo

        • mpc82x


    Modelos8

    Modelos

    • OpenRISC

      • Fabricado pela OpenCores

      • Maior desenvolvedor de processadores open source.

      • OVP contém um modelo de processamento

        • OpenRISC OR1K


    Modelos9

    Modelos

    • Renesas

      • Fabricado pela Renesas Electronics

      • Atua na área de micro controladores, sistemas automotivos e dispositivos de potência

      • Microprocessadores de 32 e 16 bits


    Modelos10

    Modelos

    • Renesas

      • OVP contém três famílias

        • V850

        • M16C

        • R8C


    Modelos11

    Modelos

    • Xilinx MicroBlaze

      • Atua no segmento de FPGAs, SoCs e circuitos 3D

      • MicroBlaze é um RISC de 32 bits com arquitetura Harvard

        • Acessa a memória de dados separadamente da memória de programa


    O pen v irtual p latforms

    APIs


    Ovp apis

    OVP APIs

    • ICM (Innovative CPU Manager)

      • API responsável pela configuração da plataforma

      • As funções da ICM são responsáveis por instanciar todos os componentes do sistema

        • Processadores

        • Memórias

        • Periféricos


    Ovp apis1

    OVP APIs


    Ovp apis2

    OVP APIs

    • VMI (Virtual Machine Interface)

      • A VMI é utilizada para realizar a descrição do processador

      • Descreve-se instruções do processador

      • Pode-se criar novos modelos de processadores

      • Suporta RISC e CISC

      • Suporta qualquer formato de instruções


    Ovp apis3

    OVP APIs

    • VMI (Virtual Machine Interface)

      • Principais características do VMI

        • Instruções de decode

        • Instruções de comportamento

        • Cache L1

        • Tratamento de exceções

        • Controle Assíncronos


    Ovp apis4

    OVP APIs

    • PPM e BHM

      • PPM (Peripherals Models)

      • BHM (Behavioral Models)

      • São utilizados para descrição de modelos de comportamento em hardware e software que sejam periféricos ao processador

      • Estes modelos executam em um ambiente protegido, sem comprometer a simulação

      • São executados no PSE (Peripheral Simulation Engines)


    Ovp apis5

    OVP APIs

    • PPM

      • Modelagem de periféricos

      • Interface com a plataforma

      • Conexão com barramento

      • Conexão com a rede

    • BHM

      • Modelagem de comportamento

      • Processos, eventos, delays

      • Inicializa processos

      • Aguarda por evento ou tempo

      • Debug através de output


    Ovp apis6

    OVP APIs

    • PPM e BHM

      • Modelos descritos com esta API devem ser compilados com um toolchain PSE.

      • Conceitos similares ao SystemC


    Ovp apis7

    OVP APIs


    O pen v irtual p latforms

    Instalação do Modelo


    Como instalar um modelo

    Como Instalar um Modelo

    Modelos e seus toolchains são encontrados na página do OVP


    O pen v irtual p latforms

    ExemploSingle Processor


    O pen v irtual p latforms

    ExemploMultiProcessor


    O pen v irtual p latforms

    HeMPS OVP


    Hemps ovp

    HeMPS OVP

    • Níveis de abstração

      • VHDL

      • SystemC

      • OVP


    Hemps ovp1

    HeMPS OVP

    OVP (NoC and CPU)

    - simulação sem noção de tempo

    + menos tempo de simulção

    + maior debugabilidade

    + flexibilidade de modelagem

    RTL SystemC NoC + ISS (CPU)

    + plataforma com precisão de clock

    tempo de simulação intermediário

    - menor debugabilidade

    RTL VHDL implementation

    + plataforma com precisão de clock

    + noção de área e power

    - maior tempo de simulação

    - menos debugabilidade


    Hemps ovp2

    HeMPS OVP

    dijkstraapp

    Div

    S2

    S1

    Exemplo prático da HeMPS


    O pen v irtual p latforms

    HeMPS SC vs OVP


    O pen v irtual p latforms

    Dúvidas?


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