[發明專利]建模和仿真方法

有效

• 申請號: 201110082273.1
• 申請日: 2007-01-18
• 公開（公告）號: CN102156774A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: D·R·帕克;C·瓊斯;J·S·波利克羅諾波洛斯
• 申請（專利權）人: 明導公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

相關申請

本申請是國際申請日為2007年1月18日、于2008年8月28日進入中國國家階段、中國申請號為200780007066.1的PCT國際專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及建模和仿真方法。

背景技術

建立系統模型并使用仿真過程來證實該模型在預定條件下的行為是已知的。該系統可以包括兩個或多于兩個相互聯系的組件。很多建模方法是公知的，并且所選擇的具體方法通常由將要建模的系統需求確定的。

建模和仿真方法的一種具體應用是：在構造原型系統之前，對計算機硬件系統進行建模和仿真。由于開發原型計算機硬件系統中涉及的時間和開銷，這樣做是有利的。這種建模和仿真可以充分地減少在達到最終設計之前所需的設計迭代的數量。此外，由于建模和仿真能夠在設計周期的早期識別出問題，所以建模和仿真可以增大最終系統按照預期進行操作的可能性。一旦建模和仿真過程證實了被建模的系統表現出了所需的行為，則計算機硬件設計者將可以確信：構建可證明與該模型相同的系統實現將得到預期結果。

已知：在設計計算機硬件系統期間，可以在各種抽象層考慮該計算機硬件系統。此外，可以在各種抽象層對計算機硬件系統進行建模和仿真。例如，建模通常開始于以自然語言(例如，英語)編寫的系統說明書。隨后，在此說明書的基礎上創建架構和性能模型。這種模型通常通過高級計算機編程語言(例如，C++)創建。架構和性能模型用來驗證系統的架構設計，以及評價各種設計特征的性能。在此建模階段，可以根據架構和性能建模的結果對系統說明書進行修改。一旦完成此過程，便通過自然語言來創建系統各個組件的單元說明書，并且將這些單元說明書轉化成以硬件描述語言(HDL)(諸如VHDL或者Verilog)編寫的說明書，從而允許在較低抽象層(例如，寄存器傳輸層(RTL))的建模。

上述系統說明書附有根據該系統說明書創建的適當系統測試，以驗證系統的行為。還是根據該系統說明書創建的單元測試被用以使用仿真過程來驗證各個組件的行為。傳統上，這種仿真在單個抽象層(例如RTL)處執行。由于這種仿真在對任何組件進行仿真之前都需要針對所有組件完成詳細的RTL設計，所以其顯然是不利的。根據上述系統說明書來生成單元說明書以及創建適當測試是手動執行的。單元說明書的這種手動生成是耗時且容易出錯的。此外，在RTL處測試整個系統在創建測試數據和仿真兩方面都是非常耗時的。

在試圖解決這些問題的方案中，已經使用編程語言(諸如，VHDL和C++)所提供的高級特征來嘗試在較高的抽象層進行建模。然而，遇到了重大問題，因為這種高層建模無法直接連接到RTL模型。在不同抽象層建模的組件之間手動創建轉換器通常被證明是至少與創建較低層模型本身一樣復雜并且容易出錯的任務。

自動化對系統組件在不同抽象層(例如，系統層和RTL)制定的系統進行仿真的過程是已知的。公開號為EP?1,517,254的歐洲專利申請描述了一種用于對系統內相互聯系的第一組件和第二組件的行為進行仿真的方法。所描述的方法包括：使用第一功能說明書和第二功能說明書對組件的行為進行建模，以及在預定的環境中對該組件進行仿真。被建模的組件可以處于不同的抽象層。

EP?1,517,254描述了這樣的系統，其中組件完全通過軟件進行建模。然而，在多層建模中，仿真速度受限于最低層組件的仿真速度。這是因為：由于在低層模型內包含大量細節，所以與較高行為層相比，在較低抽象層(例如，RTL)對單個組件進行仿真的計算代價很大。此外，現有仿真系統(例如，在EP?1,517,254中描述的)需要單獨的仿真器來管理所有建模組件的仿真過程。盡管這代表大量計算上的開銷，但是管理單獨的建模組件對于計算資源的沖突需求，單獨的仿真器是必要的。

使用單個組件的低層HDL模型來對可編程計算設備進行編程以便通過硬件來實現該模型是已知的。在此使用的術語“可編程計算設備”可以是單個可編程芯片。可選地，可編程計算設備可以包括多個互連的可編程芯片。此外，可編程計算設備可以包括模擬器盒(emulator?box)；除了一個或多個可編程芯片以外，該模擬器盒可以替代地或者附加地包括處理元件。HDL模型確定可編程計算設備的行為。可編程計算設備可以在仿真過程中使用，以加速整個系統的仿真。然而，已經證實：這僅在建模系統的所有組件是在同一低層被建模時才是有效的。這歸因于在將高層軟件模型與低層硬件模型對接時遇到的問題。