本文關(guān)鍵詞：基于PowerPC SoC架構(gòu)的高層次仿真平臺設(shè)計

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【摘要】：基于ESL(ESL, Electronic System Level)的SoC設(shè)計可以快速地搭建硬件平臺，并快速開發(fā)/驗證軟件應(yīng)用程序，進(jìn)而確定系統(tǒng)的最優(yōu)架構(gòu)，實現(xiàn)SoC的軟硬件的協(xié)同設(shè)計。ESL設(shè)計包含兩種技術(shù)，一種是基于事務(wù)級建模的方法，該方法可利用SystemC語言對硬件模塊的行為進(jìn)行精確建模，并以此完成系統(tǒng)驗證及設(shè)計空間探測，但精確的建模導(dǎo)致所描述的硬件平臺仿真速度過慢，無法運(yùn)行規(guī)模較大的系統(tǒng)/應(yīng)用軟件，，如操作系統(tǒng)，高清視頻解碼等。另一種方法為虛擬機(jī)技術(shù)，側(cè)重于對硬件功能的描述。因此，仿真速度較快，可運(yùn)行操作系統(tǒng)等大規(guī)模系統(tǒng)或應(yīng)用軟件，但是過粗的建模精度導(dǎo)致無法對SoC架構(gòu)的優(yōu)劣進(jìn)行評估。如何綜合以上兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，在保證ESL設(shè)計精度的同時提高仿真速度已成為SoC設(shè)計方法學(xué)領(lǐng)域所關(guān)心的問題。 PowerPC架構(gòu)被公認(rèn)為第二代高性能精簡指令集計算機(jī)的代表，但是目前市場缺少基于PowerPC SoC架構(gòu)的仿真平臺。因此，本文提出并設(shè)計一種面向PowerPC SoC架構(gòu)的高層次混合仿真平臺。首先，由于處理器架構(gòu)相對固定，通常設(shè)計者僅僅關(guān)心處理器運(yùn)行程序功能的正確性，所以，本文利用QEMU虛擬機(jī)的動態(tài)二進(jìn)制翻譯的方法針對PowerPC405系列處理器進(jìn)行了指令集仿真器的設(shè)計，并對現(xiàn)有指令集進(jìn)行擴(kuò)展，移植向量指令集altivec，擴(kuò)大了該平臺的應(yīng)用范圍。然后，基于SystemC事務(wù)級建模方法，完成了對從設(shè)備模塊，中斷模塊、DCR寄存器等PowerPC SoC中關(guān)鍵組件的精確建模，準(zhǔn)確地模擬了SoC的硬件行為。最后，在所設(shè)計的PowerPC SoC仿真平臺基礎(chǔ)之上，設(shè)計了軟件的開發(fā)流程，實現(xiàn)了SoC的軟硬件協(xié)同設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】：片上系統(tǒng) 電子系統(tǒng)級設(shè)計 事務(wù)級建模 PowerPC 指令集仿真器 虛擬機(jī)
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP332;TP391.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-12
• 1.1 SoC 發(fā)展8-9
• 1.2 仿真平臺的應(yīng)用9-10
• 1.3 虛擬機(jī)技術(shù)10
• 1.4 PowerPC 簡介10
• 1.5 課題意義10-11
• 1.6 本論文組織結(jié)構(gòu)11-12
• 第二章 相關(guān)工作介紹12-18
• 2.1 QEMU 介紹12
• 2.2 動態(tài)二進(jìn)制翻譯12-14
• 2.3 PowerPC 指令架構(gòu)14-15
• 2.4 Rabbits 高層次仿真平臺設(shè)計15-18
• 第三章 PowerPC 混合仿真平臺架構(gòu)設(shè)計18-34
• 3.1 基于 QEMU 的 PowerPC 指令集仿真器設(shè)計18-21
• 3.1.1 指令集仿真器與平臺交互18-19
• 3.1.2 PowerPC 處理器的移植19-20
• 3.1.3 錯誤調(diào)式20-21
• 3.2 平臺設(shè)計21-27
• 3.2.1 地址映射設(shè)計21-22
• 3.2.2 訪問 DCR 寄存器指令的設(shè)計22-23
• 3.2.3 外圍從設(shè)備設(shè)計23-27
• 3.3 中斷機(jī)制設(shè)計27-30
• 3.4 應(yīng)用程序開發(fā)30-33
• 3.4.1 功能函數(shù)設(shè)計30-31
• 3.4.2 鏈接腳本31-32
• 3.4.3 makefile32-33
• 3.5 其他設(shè)計33-34
• 第四章 Altivec 向量指令集擴(kuò)展34-42
• 4.1 寄存器定義34-36
• 4.1.1 通用向量寄存器設(shè)計34-36
• 4.1.2 向量狀態(tài)寄存器36
• 4.1.3 向量寄存器保存寄存器36
• 4.2 向量指令集擴(kuò)展36-42
• 4.2.1 指令提取36-37
• 4.2.2 指令表37
• 4.2.3 譯碼流程37-38
• 4.2.4 向量指令集擴(kuò)展38-42
• 第五章 仿真平臺測試結(jié)果42-52
• 5.1 二進(jìn)制指令42-43
• 5.2 應(yīng)用程序測試43-46
• 5.3 DCR 指令測試46-47
• 5.4 中斷程序?qū)嶒灲Y(jié)果47-49
• 5.5 向量指令集擴(kuò)展實驗結(jié)果49-52
• 第六章 總結(jié)和展望52-54
• 6.1 總結(jié)52-53
• 6.2 展望53-54
• 參考文獻(xiàn)54-57
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明57-58
• 致謝58

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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本文編號：668768