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基于TTA架构的ESL建模和仿真

作　者: 马自姣
导　师: 郭炜
学　校: 天津大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 传输触发体系结构电子系统级设计指令集仿真器 Soclib
分类号: TP368.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着数字多媒体技术的发展,需要在更便宜和通用性更强的产品中集成更多的功能。嵌入式处理器是多媒体SoC芯片的核心。可定制的传输触发体系结构(Transport Triggered Architecture, TTA)处理器,作为IP核的形式开发,允许用户实现总线宽度、寄存器数量、指令集等的可配置和定制执行单元,做到功耗面积性能的最佳折中,在多媒体SoC设计中具有广阔的应用市场前景。而指令集仿真器是当今处理器设计及软件工程领域非常重要的一部分。它在已有的计算机系统上为开发中的处理器构造一个模拟平台,验证处理器的正确性和有效性,支持目标程序的运行和调试。硬件设计者用仿真器来评估目标处理器的性能,修改体系结构中的瓶颈。系统开发者用仿真器来开发编译器和操作系统,开发和测试他们的应用程序,实现软硬件协同开发。所以,实现可重定向的指令集仿真器在体系结构开发、早期系统识别以及软件逆向分析方面更占据不可或缺的地位。本论文详细介绍了在法国TIMA Lab提供的Soclib电子系统级(Electronic System Level,ESL)设计硬件仿真平台上对TTA架构处理器的指令集仿真器的设计。总结了基于TTA架构的处理器指令集仿真器事务级建模(Transaction Level Model, TLM)的一整套方法。采用面向对象的设计技术,用SystemC高级语言设计实现了面向TTA架构的可重构处理器的周期精确及比特精确的指令仿真器。本论文给出的指令集仿真器,是基于TTA架构处理器进行嵌入式ASIP(Application Specific Instruction-set Processor)设计过程中所需的一个非常重要的工具。通过读取系统架构描述文件并进行解析,在已有的硬件功能单元描述库中选取相应的功能单元描述,搭建成所对应的体系结构,并在此体系结构上对不同的应用程序进行周期精确炜精确的仿真模拟。对于用户自定义的指令及功能单元,也可以通过提供的宏定义接口加入到仿真器中。最后,集成到soclib仿真平台上搭建了Soc平台,进行了测试和验证。实验结果证明了本论文给出指令集仿真器ESL设计方法的正确性,并且实验结果显示本论文设计的TTA架构处理器的指令集仿真器,对硬件设计者和系统开发者都有较强的实用性。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 背景知识  9-12
    1.1.1 处理器的仿真建模技术  9-10
    1.1.2 指令集仿真器(ISS)发展现状  10-12
  1.2 电子系统级(ESL)设计方法  12-14
    1.2.1 为什么采用ESL 设计方法？  12
    1.2.2 ESL 设计的基本概念和特点  12-14
  1.3 论文的主要工作和结构  14-16
第二章指令集仿真器及设计方法学的研究  16-27
  2.1 指令集仿真器概念及实现策略  16-19
  2.2 ESL 设计方法学  19-26
    2.2.1 ESL 发展  19-20
    2.2.2 ESL 设计流程  20-23
    2.2.3 事务级建模方法(TLM)  23-26
  2.3 借鉴意义  26-27
第三章 TTA 架构及相关概念介绍  27-34
  3.1 传输触发架构(TTA)  27-29
  3.2 TTA 架构的程序设计  29-32
  3.3 TTA 架构与传统架构的比较  32-34
第四章 TTA 架构处理器仿真器模型设计  34-49
  4.1 Soclib 上处理器的建模  34-37
    4.1.1 Soclib 上IP 核的建模机制  34-36
    4.1.2 Soclib 上添加TTA 架构ISS 工作总结  36-37
  4.2 TTA 架构指令集仿真器(ISS)的设计  37-40
    4.2.1 指令集仿真器的设计方法学  38-39
    4.2.2 建模语言  39-40
  4.3 TTA 架构指令集仿真器的系统级建模实现  40-47
  4.4 小结  47-49
第五章实验及分析  49-54
  5.1 实验结果分析  49-53
  5.2 实验结论  53-54
第六章总结与展望  54-56
  6.1 结论  54
  6.2 前景展望  54-56
参考文献  56-59
致谢  59

基于TTA架构的ESL建模和仿真

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