Tópicos em System-Level Design

1. Tópicos em System-Level Design Introdução Sandro Rigo sandro@ic.unicamp.br 2o Semestre de 2006

2. A Indústria Eletrônica • Maiores impulsos para avanços na tecnologia de circuitos integrados • Extremamente competitiva • Time-to-market reduzido • Vida útil reduzida para o produto

3. A Indústria Eletrônica • Dispositivos eletrônicos na visão do consumidor: • Cada vez mais funcionalidades • Cada vez mais rápidos • Cada vez menores • Cada vez mais baratos

4. A Indústria Eletrônica • Visão do projetista: • Um incessante aumento de complexidade !!! • Novos padrões precisam ser rapidamente absorvidos • Novas metodologias de projeto se fazem necessárias

5. 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

6. Lei de Moore A Lei de Moore continua prevalecendo, com o número de transistores dobrando a cada 2 anos Fonte: Intel

7. Tecnologia em CI – Estado da Arte 30 nanômetros:

8. Perdas por atraso no desenvolvimento 6 meses de atraso = - 33% de lucro

9. Aumento da capacidade de memória

10. Processador x Memória

11. Consumo de energia Fonte: Intel

12. E/S E/S E/S E/S Modelo inicial de sistema Processador Hardware Especializado (DSP) Memória Glue logic/Bridge

13. E/S E/S E/S E/S System-on-Chip SoC Processador Hardware Especializado (DSP) Memória Glue logic/Bridge

14. E/S E/S E/S E/S Multiprocessor System-on-Chip MPSoC Processador Processador Hardware Especializado (DSP) Memória Glue logic/Bridge

15. 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

16. 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

17. Sem Comunicação Protótipo Integração Validação Fluxo de Projeto Antigo (Clássico) Especificação Projeto de Hardware Projeto de Software Fabricação

18. 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

19. Custo de corrigir um problema Custo Teste do sistema Usuário Tempo Verificação

20. 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

21. Projeto concorrente de HW/SW Projeto de Hardware Projeto de Software Teste do Chip Validação do Sistema Integração do Sistema Fluxo de Projeto para SoC Particionamento HW/SW Especificação TLM Fabricação

22. 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

23. 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.