D11CNPM2 Đề tài: Tìm hiểu đồng thiết kế qua ví dụ “Phương pháp phân hoạch phần cứng/phần mềm cho SoC với RISC Host và các bộ xử lý cấu hình” Đề tài: Tìm hiểu đồng thiết kế qua ví dụ “Phương pháp phân hoạch phần cứng/phần mềm cho SoC với RISC Host và các bộ xử lý cấu hình” Nhóm 9: Đặng Thanh Tùng Phạm Ngọc Thanh Nguyễn Văn Quyền Nội dung trình bày: Tìm hiểu đồng thiết kế (Co-design) 1 Thiết kế hệ thống nhúng 3 1.1 Phương pháp phân hoạch phần cứng/phần mềm cho SoC với RISC Host và các bộ xử lý cấu hình 2 Đồng thiết kế 3 1.2 Phân hoạch phần cứng/phần mềm 3 1.3 Tồng quan về phương pháp 3 2.1 Trình bày phương pháp 3 2.2 Ví dụ cụ thể 3 2.3 Nhóm 9 - D11CNPM2 2 D11CNPM2 Phần 1:Tìm hiểu đồng thiết kế (Co-design) Phần 1:Tìm hiểu đồng thiết kế (Co-design) 1.1-Thiết kế hệ thống nhúng  Tổng quan:  Hiện nay, với sự tiến bộ của công nghệ đã mở ra nhiều cơ hội phát triển HTN. Nhưng các sự tiến bộ công nghệ này cũng đòi hỏi các ứng dụng hệ thống nhúng, gia tăng cả về sự đa dạng lẫn độ phức tạp. Nhóm 9 - D11CNPM2 4 1.1-Thiết kế hệ thống nhúng  Thực trạng hiện nay:  Chúng ta vẫn chưa có một phương pháp thiết kế nào để tạo ra HTN tối ưu trong công nghiệp.  Nhiều cách tiếp cận để giải quyết vấn đề thiết kế HTN được đưa ra, tuy nhiên không có cách nào có thể thỏa mãn và đạt hiệu quả như mong muốn. Nhóm 9 - D11CNPM2 5 1.1-Thiết kế hệ thống nhúng  Lý do cho thực trạng trên:  Ngoài các chức năng mong muốn được đặt ra bởi yêu cầu thiết kế,việc thiết kế HTN còn phụ thuộc ko nhỏ vào một số mục đích đặc thù đối với lĩnh vực ứng dụng  Đó là chưa kể sự phụ thuộc vào cả thành phần phần cứng(HW) và phần mềm(SW). -> Thiết kế HTN là một công việc rất phức tạp. Nhóm 9 - D11CNPM2 6 1.1-Thiết kế hệ thống nhúng  Phương pháp thiết kế truyền thống:  Nếu theo thiết kế truyền thống sau khi làm phân hoạch các phần thiết kế thực hiện tương đối độc lập.  Dẫn đến thời gian phản hồi-hiệu chỉnh ở cả phần cứng và phần mềm sẽ lâu. -> Tốn nhiều chi phí và thời gian Nhóm 9 - D11CNPM2 7 1.2-Đồng thiết kế  Giới thiệu:  Một qui trình thiết kế mới đã phát triển, trong đó thiết kế phần cứng và phần mềm tiến hành song song, các phản hồi-hiệu chỉnh thực hiện liên tục, cho tới khi có kết quả tốt nhất.  Đó là đồng kiểm nghiệm (Co-design). Nhóm 9 - D11CNPM2 8 1.2-Đồng thiết kế  Định nghĩa:  Đồng thiết kế phần cứng và phần mềm (HW/SW codesign) là quá trình thiết kế tận dụng khả năng của phần cứng và phần mềm trong cùng một thiết kế để đạt được các mục tiêu ở mức hệ thống Nhóm 9 - D11CNPM2 9 1.2-Đồng thiết kế  Đặc điểm:  Những vấn đề trong thiết kế được giải quyết một cách toàn diện  Phần cứng được thể hiện bởi ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL(Ngôn ngữ mô tả phần cứng cho các mạch tích hợp tốc độ cao) -> Sự kết hợp hài hòa HW với SW. Quá trình thiết kế có thể “mềm hóa”. Nhóm 9 - D11CNPM2 10 [...]... hoạt Phần mềm chạy trên 1 bộ xử lý hiệu - Dễ lập trình - Hiệu năng ko cao suất cao - Mềm dẻo - Có thể xảy ra “thắt cổ chai” Chỉ phần cứng - Tốc độ chậm hơn 15 D11CNPM2 Phần 2:Phương pháp phân hoạch phần cứng /phần mềm cho SoC với RISC Phần 2:Phương pháp phân hoạch phần cứng /phần mềm cho SoC với RISC Host và các bộ xử lý cấu hình Host và các bộ xử lý cấu hình Nhóm 9 - D11CNPM2 2.1-Tổng quan về phương pháp. .. kiến trúc vi xử lý cấu hình với các mở rộng phần cứng khác nhau và một cấu trúc cấp bậc bus  Từ giải pháp trên, đã tạo ra phương pháp phân hoạch HW/SW cho SoC với một RISC host và một hoặc nhiều bộ xử lý cấu hình 18 Nhóm 9 - D11CNPM2 2.2-Trình bày phương pháp  Phương pháp thiết kế cho SoCs từ trên xuống:  Cơ sở của toàn bộ phương pháp này là thiết kế từ trên xuống cho SoC  Quá trình phân hoạch HW/SW... Định nghĩa:  Phân hoạch thiết kế là cách lựa chọn thiết kế phần nào được giải quyết ở phần cứng và phần nào ở phần mềm, để có được một hệ thống với những đặc điểm chuyên biệt -> Đây là quá trình quan trọng nhất của đồng thiết kế 12 Nhóm 9 - D11CNPM2 1.3 -Phân hoạch thiết kế  Sơ đồ: 13 Nhóm 9 - D11CNPM2 1.3 -Phân hoạch thiết kế  Ví dụ:  Trong các ứng dụng SoC trong lĩnh vực đa phương tiện và hệ thống... đoạn: + Phân hoạc trên toàn mạch + Phân hoạch ở cục bộ (sử dụng kỹ thuật đồng tổng hợp)  Sau đó,hệ thống phân hoạch mới được vẽ trên bản đồ cấu trúc phần cứng và thực hiện trên nền tảng phần cứng 19 Nhóm 9 - D11CNPM2 2.2-Trình bày phương pháp  Phương pháp thiết kế cho SoCs từ trên xuống:  Phân hoạch toàn mạch  SoCs gồm 2 nhóm: phần xử lý dữ liệu và phần ứng dụng -> Chia các Soc thành 2 nhóm (Xử lý dữ... xử lý âm thanh kỹ thuật số và video  Kiến trúc này gồm 3 thành phần: phần ứng dụng, phần xử lý dữ liệu và một bộ nhớ chia sẻ dữ liệu 30 Nhóm 9 - D11CNPM2 2.2-Trình bày phương pháp  Nền tảng SoC dựa trên RISC host và vi xử lý cấu hình:  Một bộ xử lý RISC thích hợp được lựa chọn trên cơ sở từng trường hợp dựa trên các SoC mục tiêu  Phần xử lý dữ liệu: sử dụng bộ xử lý cấu hình MeP 31 Nhóm 9 - D11CNPM2... pháp  Phương pháp thiết kế cho SoCs từ trên xuống: Phân hoạch cục bộ( tiếp)  Bước 6: Làm tài liệu HW và SW Hoặc tổng hợp mức cao 28 Nhóm 9 - D11CNPM2 2.2-Trình bày phương pháp  Sơ đồ thiết kế cho SoCs từ trên xuống: 29 Nhóm 9 - D11CNPM2 2.2-Trình bày phương pháp  Nền tảng SoC dựa trên RISC host và vi xử lý cấu hình:  Đây là sơ đồ khối kiến trúc đại diện cho một nền tảng chung cho SoC phải xử lý. .. 1.3 -Phân hoạch thiết kế  Giới thiệu:  Các HTN tự phản ứng theo thời gian thực (reactive real-time), hoạt động với cường độ cao, là các hệ thống hỗn hợp phần cứng và phần mềm  Trong đó phần mềm hổ trợ tính mềm dẻo linh hoạt, phần cứng phải đảm bảo tính hiệu năng cao -> Đồng thiết kế HTN phải đối mặt với các thách thức nên chọn phần cứng hay phần mềm 11 Nhóm 9 - D11CNPM2 1.3 -Phân hoạch thiết kế ... D11CNPM2 2.2-Trình bày phương pháp  Phương pháp thiết kế cho SoCs từ trên xuống: Phân hoạch cục bộ( tiếp)  Bước 4: Thay đổi phần ko đạt yêu cầu Chuyển phần xử lý nặng nhất của phần đó sang phần cứng 26 Nhóm 9 - D11CNPM2 2.2-Trình bày phương pháp  Phương pháp thiết kế cho SoCs từ trên xuống: Phân hoạch cục bộ( tiếp)  Bước 5: Thực thi chương trình một lần nữa và đánh giá lại các yêu cầu hiệu suất bằng... giao thông thông minh Trong những ứng dụng đó, một lượng lớn dữ liệu phải được xử lý song song Ta sẽ thiết kế ntn ?  Việc xử lý như vậy bằng phần mềm chạy trên một bộ xử lý hiệu suất cao hoặc chỉ bằng phần cứng là không hiệu quả trừ một vài cases -> Một hệ thống phân hoạch phần cứng và phần mềm tối ưu là cách tốt nhất 14 Nhóm 9 - D11CNPM2 1.3 -Phân hoạch thiết kế  Diễn giải sự chọn lựa này: Ưu điểm...  Phương pháp đồng tổng hợp truyền thống(gồm bộ vi xử lý đa năng và một bus) làm suy giảm hiệu suất là điều dễ thấy  Cách tiếp cận truyền thống vấn đề phân hoạch phần tập trung vào các khía cạnh thiết kế vi mạch -> Không đủ cho sự phát triển của các SoC có chi phí-hợp lý 17 Nhóm 9 - D11CNPM2 2.1-Tổng quan về phương pháp  Giới thiệu phương pháp:  Một giải pháp là phát triển một nền tảng phần cứng . phần cứng và phần mềm trong cùng một thiết kế để đạt được các mục tiêu ở mức hệ thống Nhóm 9 - D11CNPM2 9 1.2-Đồng thiết kế  Đặc điểm:  Những vấn đề trong thiết kế được giải quyết một cách toàn. biệt. -> Đây là quá trình quan trọng nhất của đồng thiết kế. Nhóm 9 - D11CNPM2 12 1.3-Phân hoạch thiết kế  Sơ đồ: Nhóm 9 - D11CNPM2 13 1.3-Phân hoạch thiết kế  Ví dụ:  Trong các ứng dụng. hoạch phần cứng và phần mềm tối ưu là cách tốt nhất. Nhóm 9 - D11CNPM2 14 1.3-Phân hoạch thiết kế  Diễn giải sự chọn lựa này: Nhóm 9 - D11CNPM2 15 Ưu điểm Nhược điểm Chỉ phần cứng - Hiệu năng