soc软_硬件协同设计方法研究

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1、SoC软_硬件协同设计方法研究Y分类号密级UDC注1学位论文SoC软，硬件协同设计方法研究题名和副题名詹瑾瑜作者姓名指导教师姓名熊光泽教授博导职务、职称、学位、单位名称及地址申请专业学位级别博士专业名称计算机应用技术论文提交日期2005．12论文答辩日期―――――――――――――一学位授予单位和日期哇L型型!蔓；堂答辩委员会主席评阅人2005年12月日注1：注明《国际十进分类法UDC的类号。摘要摘要随着嵌入式系统与微电子技术的飞速发展，硬件的集成度越来越高，这使得将CPU、存储器和I／0设备集成到一个硅片上成为

2、可能，SoC应运而生，并以其集成度高、可靠性好、产品问世周期短等特点逐步成为当前嵌入式系统设计技术的主流。传统的嵌入式系统设计开发方法无陵满足SoC设计的特殊要求，这给系统设计人员带来了巨大的挑战和机遇，因此针对SoC的设计方法学已经成为当前研究的热点课题。论文首先分析了嵌入式系统设计的发展趋势，论述了传统设计开发方法和工具的局限性，针对SoC设计技术的特点探究了SoC软循玎争防同设计方法的流程，清晰地确定了设计开发过程中各个阶段的任务和目的，并指出了SoC软稠纠牛防同设计方法学中需要优先解决的主要问题。采用“

3、各个击破”的思路，分别对SoC性能指标评价技术、SoC软棚÷阵协同综合方法、SoC软稠拊协同验证技术、SoC澳归式调度策略进行了深入研究，试图建立一个SoC鞠硬件协同设计方法框架。基于E述思路，本文对SoC软硬件协同设计方法学展开了系统、深入地理论研究和实验分析，主要的贡献与创新之处包括：1为了克服传统嵌^式系统软德噼协同设计方法和工具不足，重点研究了基于可重用技术的SoC设计特点，讨论了设计开发过程中的难点问题，为设计开发SoC提供了依据，提出了一种SoC软稠眸渤同设计流程。该设计方法的基础是m核和软件构件库

4、，将可重用设计技术融入SoC的划分、验证、开发实现和测试等各个阶段，同时还允许在系统实现以前评价和验证系统设计的功能要求和性能指标，避免了系统设计不当而产生的错误，达到了尽早纠错、排错的目的。2为了得到高品质的SoC设计，分析了现有嵌入式电子产品的性能需求，总结了可重用SoC设计的主要性能指标，重点研究了成本、功耗、时间特性和硬件面积四个主要性能指标，并分别阐述了它们的分析和评价方法，为SoC的系统划分、设计、验证和测试奠定了基础。3为了获得嵌^式电子产品软件和硬件的最优划分，在分析了现有轨硬件协同综合算法不足

5、之处的基础上，重点研究了SoC鞠硬件协同综合方法的特殊要求，提出了一种基于图论的解决方案，将SoC软腰件协同综合问题转换为赋权有向图的最优路径问题，通过改进的最优路径算法达到求解电子科技大学博士学位论文SoC设计最优划分方案的目的，降低了SoC软科协同综合问题的难度，缩小了问题求解的工作量。该方法是―种自动化程度比较高的解决方案，适于SoC可重用设计特点，并且允许设计人员在软件和硬件划分过程中综合评价和权衡SoC设计的功能需求和多种性能指标。4为了在开发实现之前尽早发现设计错误，在分析了现有嵌入式系统软顾忡协同

6、验证方法不足之处的基础上，根据SoC的验证级别，重点研究了SoC系统级软棚擗

7、形式化协同验证方法，提出了一种基于时间着色Petri网的型的属性来达到验证SoC设计的目的。该方法不仅可以验证SoC设计的逻辑正确性，还能验证其时间特性要求。5为了进一步缩短SoC的测试周期和降低开发成本，E匕较了SoC与传统SoB的测试差异，在分析了现有SoC测试调度方法不足之处的基础上，提出了―种基于遗传算法的解决方案。该方法避免了常用的基于整数线性规划的SoC测试调度方法中繁琐的线性化工作，效率更高，特别是当SoC测试规模大、复

8、杂程度高时，能够得到比整数线性规划方法更优的解，适合于测试复杂的SoC。目前，国内外研究机构对SoC设计方法学的研究还处于发展阶段，存在许多有待解决的问题。本文针对SoC软硬件协同设计方法学的性能指标评价、软硬件划分、系统级验证、测试调度几个核心问题进行了深入的研究和实践，并分别提出了相应的解决方案，为SoC设计方法学的进一步研究和应用提供了新的技术和思路。关键词：片上系统，协同设计，可重用设计，口核，构件ⅡAbstractABSTRACTWiththeofembeddedandmicroeleclronics

9、developmentsystemslevelofhardwareisandmakesandintegrationCPU,memoryla曲erbi曲er,whichintegratingFOdevicesintoaastimesbecomesasinglechipemergesrequ曲andpossible．SoCmainstreamofembeddedbecauseofitsd鼯