软硬件划分_SystemC

SystemC在Turbo码实现和验证中的应用李源【摘要】在简述System C的设计方法和流程的基础上,针对SystemC在硬件芯片系统级设计和寄存器传输级设计的特点,以Turbo编码器为对象和开发目的,研究了SystemC基于寄存器传输级设计的可实现性,利用SystemC的模块化功能,通过分析Turbo编码器的结构与信号流图,进行建模仿真直到最后完成划分硬件模块与编程并在FPGA完成其实现与验证,充分证明了SystemC完全适用于基于寄存器传输级设计的IC应用.此外,此设计将系统级设计与寄存器传输级设计的工作合二为一,大大节省了开发的流程时间.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2009(032)005【总页数】4页(P163-166)【关键词】SystemC;Turbo;系统级设计;寄存器传输级;FPGA;测试平台【作者】李源【作者单位】上海交通大学,上海,200030【正文语种】中文【中图分类】TP2740 引言在传统硬件设计方法中，系统级设计(SLD)往往使用高级语言进行描述以实现各功能模块的算法，而在寄存器传输级(RTL)使用硬件描述语言如VHDL和Verilog HDL进行描述。

但随着深亚微米时代的到来，集成电路规模越来越复杂，为了实现较高层次如系统级的软件和硬件描述，较好地实现软硬件的协同设计，业界推出了SystemC语言，但是SystemC的优点并不仅仅是针对于此，而且还表现在它使得系统级设计和RTL级设计均可能在同一平台下完成。

本文主要针对SystemC可以像使用VHDL或者Verilog语言一样进行RTL级和行为级的建模的特点，讨论了基于SystemC RTL级设计的Turbo编码器的实现和验证，并在FPGA平台上进行其系统实现。

1 SystemC简介SystemC[1，2]是由开放性、非盈利性的SystemC联盟组织(Open SystemC Initiative，OSCI)推出的一种系统级设计和验证语言，SystemC是基于C++的建模平台，其本质是在C++的基础上添加了硬件扩展库和仿真核，支持EDA设计中的各个抽象层次，如寄存器级、行为级、系统级的建模，能够表达并发性、实时性、交互性等硬件模型的概念。

基于SystemC的51单片机程序设计仿真环境构建摘要：介绍了如何利用systemc描述语言构建51单片机程序设计仿真环境，包括51处理器模块的构造过程以及显示模块的设计。

关键词：systemc；51单片机；仿真环境中图分类号：tp332 文献标识码：a 文章编号：1007-9599 （2012）17-0000-021 systemc介绍systemc由c++衍生而来，在c++基础上添加硬件扩展库和仿真库构成，从而使systemc可以建模不同抽象级别的包括软件和硬件的复杂电子系统，既可以描述纯功能模型和系统体系结构，也可以描述软硬件的具体实现。

事物级建模因不考虑很多底层细节，所以进行建模时间短，并且可以将重点放在如何通信，而不是通信在更底层如何实现。

事物级建模可以使用事件驱动，由一事件可驱动一系列行为，因此建模可以在早期进行。

在设计软件算法以及接口说明时，往往采用c++语言，主要是因为c或c++语言提供了在开发紧凑及有效的系统时所需要的控制以及数据抽象。

而大多数的设计人员都熟悉c或c++语言，同时，大部分的开发工具都与c或c++有一定的关联。

systemc类库提供了构建系统结构模型所必须的元素，这些元素包括：硬件时序、芯片工作的若干激励信号等。

而这些元素在标准的c++语言所缺乏的特性，若将这些元素加入c中需要扩展语言本身的属性，这样做对整个行业而言是很难接受的。

面向对象的c++语言则可通过类来扩展语言本身，而无需添加任何新的syntactic。

systemc给出了这些构建系统结构模型所必须的元素并允许设计人员继续利用所熟悉的c++语言以及其他开发工具进行系统设计。

[2] 本文的系统是利用systemc3.0.1实现了一个51单片机程序设计的仿真环境。

2 系统概述本文所论述的系统主要是有几个部分构成：具有能够将51汇编指令程序翻译成机器码的汇编器模块，实现51指令集仿真器以及与外部其他模块连接的处理器模块，以及具有装载程序的内存模块和具有7段数码管显示功能的显示模块，其他接口模块等构成。

计算机系统软硬件基础知识计算机系统是由硬件和软件组成的整体，软硬件相互依赖、相互支持，共同实现计算机的功能。

本文将介绍计算机系统的基础知识，包括计算机硬件和软件的概念、组成以及它们的功能。

一、计算机硬件计算机硬件是指计算机系统中各种物理设备的总称，它包括主机、外部设备和中央处理器（CPU）等。

1. 主机主机是计算机系统最核心的部分，主要由CPU、内存和硬盘组成。

CPU是计算机的大脑，负责执行各种指令和计算任务。

内存用于存储正在运行的程序和数据，是CPU进行读写操作的地方。

硬盘则用于存储大量的数据，它是计算机的永久性存储设备。

2. 外部设备外部设备是主机以外的辅助设备，用于完成与用户的交互以及数据的输入和输出。

常见的外部设备包括显示器、键盘、鼠标、打印机、扫描仪等。

它们通过与主机的接口连接，与计算机系统进行数据的交换。

3. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机系统的核心部件，它负责执行各种指令和计算任务。

CPU包括算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）和寄存器等。

ALU负责进行算术和逻辑运算，而CU负责控制指令的执行过程。

寄存器则用于存储临时数据和指令。

二、计算机软件计算机软件是计算机系统中可执行的程序和数据的总称，它包括系统软件和应用软件两大类。

1. 系统软件系统软件是计算机系统的基础软件，它主要包括操作系统和编译器等。

操作系统是计算机系统的核心，它管理和控制计算机的硬件资源，为应用软件提供各种服务和接口。

编译器则负责将高级语言的程序转换为计算机能够执行的低级机器语言。

2. 应用软件应用软件是计算机系统中用于实现各种特定功能的软件，它包括办公软件、娱乐软件、设计软件等。

办公软件用于处理文档、制表和演示等办公任务；娱乐软件用于娱乐和游戏；设计软件用于图像处理和产品设计等领域。

三、软硬件的互动关系计算机系统的软硬件相互依赖、相互支持，共同实现计算机的功能。

软硬件之间通过接口进行交互，其中软件通过硬件的支持来运行和实现功能，而硬件则执行软件的指令和提供各种功能。

ASIC课程报告1、SystemC建模综述系统级设计主要涉及建模、IP设计重用、软硬件协同设计、系统级综合和描述语言等方面的研究。

所谓的IP核，实际上是一个经过验证的IC设计。

这样在设计时，就可以把注意力集中于整个系统，而不必考虑各个模块的正确性和性能。

如何设计IP模块，使其可重复使用，可映射到不同的工艺，以及如何把IP模块转化成可重复使用的形式显得尤为重要。

在传统的设计方法中，软件和硬件是分开来设计的，在硬件设计完成并生产出样片后才能设计调试软件。

这样当设计中有某些错误发生，就要付出很大的代价。

这就要求在设计初期检查软件硬件的接口错误，同时验证硬件和软件部分的功能是否正确。

因此在系统级采用软硬件协同设计技术可以大大缩短设计周期。

系统级综合的任务是以特定的系统功能描述和代价约束为输入，以给定的IP库为基础，通过对IP模块群的选取和任务分配、调度，在满足约束和实现功能的同时，以代价最优的系统构架为输出。

在系统级进行综合和优化，可以缩短设计周期，提高设计效率。

SystemC正是这样一种适于系统级设计的硬件描述语言，并且得到了广泛的使用。

SoC系统级设计流程包括系统建模、仿真、细化和综合。

利用现在流行的SoC建模和硬件描述语言SystemC进行系统建模后，就可以在该实验环境上进行仿真，从而对其有一个基本的认识，并且对进一步进行SoC设计的研究也是很有帮助的。

同样它也可以应用于实际的工程中，利用提供的这个软件仿真环境进行SoC系统级设计，对SoC体系结构进行分析，找出错误逻辑，从而提高开发效率，为产品的上市赢得宝贵的时间。

基于SystemC的SoC系统设计流程如图1-1所示，按照抽象程度不同，系统模型总的分为功能级，事务级和RTL级。

随着精度不断的增加，模块逐渐细化，设计复杂度上升，需要仿真的时间变多，仿真速度会变慢。

下面这三个层次的建模方法进行简要分析。

图1-1 基于systemc的系统设计流程（1）功能级模型。

系统级仿真是一种对硬件和软件系统进行建模和仿真的方法。

SystemC是一种用于系统级建模的C++库，它提供了一个高级抽象层，使得对于复杂系统的建模更加简洁和灵活。

在SystemC中，多文件调用是一种常见的写作方式，它可以使得代码更加模块化、可维护和可重用。

我们需要明确多文件调用的写法对于SystemC的意义和作用。

在SystemC中，一个复杂的系统往往需要被分解成多个模块，每个模块负责实现特定的功能。

为了提高代码的可读性和可维护性，通常会将每个模块单独编写成一个文件，这就是多文件调用的出发点。

通过多文件调用，不同的模块可以相互独立地进行编译和调用，大大减少了代码重复和冗余，提高了代码的可重用性和可维护性。

我们需要了解多文件调用的具体写法。

在SystemC中，多文件调用的写法遵循C++的写作规则，需要使用头文件和源文件进行模块的定义和实现。

在头文件中声明模块的接口和结构，然后在源文件中实现模块的具体功能。

通过合理的分工，可以将不同的模块分别编写到不同的头文件和源文件中，使得整个系统的结构清晰明了。

接下来，让我们深入研究多文件调用的写法在SystemC中的具体应用。

在SystemC中，多文件调用的写法可以高效地对复杂系统进行建模和仿真。

通过合理地设计模块接口和结构，可以提高模块的可重用性和扩展性，为系统级仿真的开发和维护带来极大的便利。

多文件调用的写法也使得代码更加清晰和模块化，有利于团队协作和项目管理。

让我们总结一下多文件调用的写法在SystemC中的重要性。

通过合理地采用多文件调用的写法，可以使得代码更加模块化、可维护和可扩展，提高系统级仿真的开发效率和质量。

多文件调用的写法也有利于团队协作和知识共享，对于大型的系统级仿真项目尤为重要。

个人观点上，我认为多文件调用是SystemC中非常重要的一种写作方式，它可以帮助开发者更好地组织和管理复杂的系统级仿真项目。

通过合理地利用多文件调用的写法，可以使得代码更加清晰、模块化和可重用，提高项目的开发效率和质量。

SystemC 的验证方法和流程介绍1 引言当前集成电路制造技术迅速发展，SoC（system-on-chip）设计已经成为集成电路设计的发展方向。

随着SoC 设计的复杂度提高，在开发SoC 的过程中，验证工作越发重要和繁重，所占的开销占据总开销的40%70%。

SoC 设计的验证过程不但影响到芯片的成功设计，而且影响到芯片的上市时间，因此验证的正确性及其耗时的缩短成为了SoC 设计的关键。

传统设计中，系统级设计使用高级语言C/C++等描述功能模块的算法，验证的时候使用硬件描述语言（VHDL 或Verilog HDL）。

系统验证之前必须通过手工将原始的C/C++代码转换为VHDL/Verilog HDL 代码，这个转换过程耗时大并且容易产生错误。

在系统验证过程中，使用传统硬件描述语言对复杂模块的验证需要耗费大量时间。

为了提高系统级验证效率，本文针对视频芯片中的运动估计与补偿单元模块（MECU）提出了基于SystemC 的验证方法和流程。

该方法大大缩短了系统验证的搭建时间和系统验证过程的时间。

本文利用SystemC 支持设计者在不同抽象级建模的特点，给MECU 添加了低抽象级接口，使该单元能够和视频芯片内部其它模型通讯以便完成整个芯片的系统级验证。

本文最后的仿真结果证明了该设计流程的有效性。

2 SystemC 语言SystemC 是由C++衍生而来，本质是在C++的基础上添加了硬件扩展库和仿真核，这使SystemC 可以在不同抽象级对复杂电子系统建模。

它既可以描述纯功能的模型和系统体系结构，又可以描述软硬件的具体实现，进行软硬件的协同验证。

SystemC 包括以下建模元素：*模块（module）相当于C++的类定义，是一个可以多层次的实体。

一个模块可以嵌套其他模块和一些进程，是SystemC 里面最基本的单元。

*进程（process）用来描述模块的功能，包含于模块中。

进程是由事件（event）来触发的，这种触发的方式使进程可以并行执行，实现了硬件系统的并行特性，SystemC 包括三种不同的进程。

基于EDA 的嵌入式系统软硬件划分方法简介：本文小编就将分享一种更简易、多选择性的逆变稳压器方案。

多数电路都以地为基准，电压较低的元件能监控负载的低压侧，但不能监控高压侧。

比如，几乎任何低压轨到轨输入运算放大器都能检测出升压，这表明有过流通过了连接负载与地的电阻。

为了在高压侧完成相同操作，人们一般选择能承受较高共模电压的差分放大器。

这种方法限制了输入放大器的选择范围，并提出了一个问题如何响应过流?差分放大器会产生来自高压侧事件的一个以地为基准的低信号，但人们能防止由对地短路引起的高压侧过流，仅需关断高压侧电源。

实际上，差分放大器把高压侧信号转换到低压侧范围，然后人们必须把响应转换回到高压侧范围。

对于任何高压侧过流保护电路而言，一种更简单的方法是使整条电路以高压侧的轨为基准。

这类电路几乎不耗电，小型三端子线性逆变稳压器就能向它们轻松供电。

但是，这种方法需要一种不常见的配置，它采用负变压器，后者的接地引脚连接到高压侧的轨，输入连接到系统地。

没有其它连接通往系统地。

过流保护电路的所有地点均连接到变压器的输出引脚。

上图描绘了一种双相步进电机快动自复位高压侧断路器，24V 电源通向电机，12V 电源通向断路器，后者以24V 为基准。

断路器把24V 电机轨看作是以它本地的地为基准的12V，这个地是由变压器的输出端提供的。

像所有负线性变压器一样，该电路需要一个6.8μF 钽电容。

R10 和R12 均为0.33Ω1W 电阻，为两个相位提供电流传感。

高压侧电力流过传感电阻和P 沟道MOSFET，到达H 桥(未显示)的高压侧输入端，H 桥驱动一个电机绕组。

任何一个相位的电流均可导致传感电压升至0.5V，。

System C基本语法作者：胡玲娜张小军邓鸿威摘要：随着VLSI的集成度越来越高，设计也越趋复杂。

传统的设计方法如原理图输入、HDL语言描述在进行复杂系统设计时，设计效率往往比较低。

特别是在算法由软件转化为硬件的环节上，传统的设计方法的效率不是很高，设计者往往要耗费大量的时间和精力手工进行算法的转化。

为解决这些问题，一种新的系统级的设计方法SYSTEM C 被提出。

SYSTEM C是一种方法，也是一个C＋＋库，用SYSTEM C可以很方便地实现一个软件算法的硬件实现，以及完成一个系统级的设计。

关键词： System C；硬件描述语言；FPGA一、概述随着VLSI的集成度越来越高，设计也越趋复杂。

一个系统的设计往往不仅需要硬件设计人员的参与，也需要有软件设计人员的参与。

软件设计人员与硬件设计人员之间的相互协调就变的格外重要，它直接关系到工作的效率以及整个系统设计的成败。

传统的设计方法没有使软件设计工作与硬件设计工作协调一致，而是将两者的工作割裂开来。

软件算法的设计人员在系统设计后期不能为硬件设计人员的设计提供任何的帮助。

同时现在有些大规模集成电路设计中往往带有DSP Core或其它CPU Core。

这些都使得单纯地用原理图或硬件描述语言来设计、仿真这么复杂的系统变得十分困难。

System C就是在这些矛盾的背景下提出的。

它的出现为复杂的系统设计提供了一条有效的解决途径。

System C 是由 Synospy Inc. 提出的，目前最新的版本为V2.0。

它提出的目的就是以一种系统设计的思想进行系统设计。

它将软件算法与硬件实现很好的结合在一起，提高了整个系统设计的效率和正确性。

System C 是一个C++ 库，也是一种使设计者可以有效地设计出一个软件算法的准确循环模型，硬件结构以及系统级设计的方法。

设计者可以用System C开发工具或在标准C++开发工具中加如System C库制作系统级模型，快速地仿真和优化设计，以及研究不同的算法，并且为硬件和软件设计人员提供一个设计系统的可执行规范。

计算机软硬件系统的组成计算机软硬件系统的组成 计算机之所以能够⾃动⽽连续地完成预定的操作，就是运⾏特定程序的结果。

下⾯是⼩编整理的关于计算机软硬件系统的组成，希望⼤家认真阅读！ 计算机软硬件系统的组成及主要技术指标。

计算机硬件系统均由运算器、控制器、存储器、输⼊设备和输出设备五⼤部分构成 运算器：算术运算和逻辑运⾏的实际执⾏部件。

控制器：统⼀指挥和控制计算机各部件按时序协调操作的部件 处理器-CPU=运算器+控制器是计算机的核⼼部件 内部存储器按其存储信息的⽅式可以分为只读存储器ROM(Read Only Memory)、随机存储器RAM(Random Access Memory)和⾼速缓冲存储器Cache RAM：随机存储器能读能写，断电后信息丢失 DRAM:动态RAM，相当于CACHE(⾼速缓冲存储器) CACHE:CPU与内存之间速度不彼配的问题 SRAM：静态RAM ROM：只读存储器能读不能写，断电后信息不丢失 输⼊设备：键盘、⿏标、扫描仪、光笔 输出设备：显⽰器、⾳箱、打印机、绘图仪 总线：数据总线、地址总线、控制总线 软件：由程序、数据和⽂档三部分内容组成。

程序：是⼀系列有序指令的集合。

计算机之所以能够⾃动⽽连续地完成预定的操作，就是运⾏特定程序的结果。

计算机程序通常是由计算机语⾔来编制，编制程序的⼯作称为程序设计。

数据：指各种信息集合，数值的与⾮数值的。

⽂档：⽤⾃然语⾔(汉语或英语)对程序进⾏描述的⽂本称为⽂档。

1. 系统软件：是指管理、监控和维护计算机资源(包括硬件和软件)的软件。

系统软件主要包括操作系统、各种语⾔处理程序、数据库管理系统、⽹络系统及服务性程序。

核⼼是：操作系统、语⾔处理程序和各种服务性程序。

(1) 操作系统 操作系统是管理、控制计算机的软、硬件和数据资源的⼤型程序，是⽤户和计算机之间的接⼝，并提供了软件的.开发和应⽤环境。

微机操作系统当前主流是Microsoft公司的DOS(单⽤户单任务)操作系统和Windows(单⽤户多任务)操作系统 (2) 语⾔处理程序 机器语⾔是⽤⼆进制代码编写，能够直接被机器识别的程序设计语⾔。

系统软硬件业务知识一、引言系统软硬件业务是指与计算机系统硬件和软件相关的一系列业务活动。

随着计算机技术的不断发展，系统软硬件业务已成为现代信息技术领域的重要组成部分。

本文将从系统软硬件业务的基本概念、分类和应用等方面展开论述。

二、系统软硬件的基本概念1. 系统软硬件的定义系统软硬件是指计算机系统中的硬件设备和软件程序。

其中，硬件设备包括计算机主机、外部设备（如显示器、打印机等）以及各种存储设备；软件程序包括操作系统、应用软件和开发工具等。

2. 系统软硬件的关系系统软硬件相互依赖、相互作用，共同构成计算机系统。

硬件设备提供计算、存储和输入输出等功能，软件程序控制和管理硬件设备的运行，使其能够完成各种任务。

三、系统软硬件的分类1. 系统软硬件的按功能分类系统软硬件可按其功能划分为基础设施和应用服务。

基础设施包括计算机主机、外部设备、存储设备、网络设备等；应用服务包括操作系统、数据库管理系统、网络服务等。

2. 系统软硬件的按用途分类系统软硬件可按其用途划分为个人计算机、服务器、嵌入式系统等。

个人计算机主要用于个人办公和娱乐等领域；服务器用于网络服务、数据存储和共享等；嵌入式系统用于各种终端设备，如智能手机、家电等。

四、系统软硬件的应用1. 个人计算机应用个人计算机广泛应用于各个领域，如办公、教育、娱乐等。

通过个人计算机，用户可以进行文字处理、制作演示文稿、上网冲浪、观看电影等各种操作。

2. 服务器应用服务器主要用于提供网络服务，如网站托管、电子邮件服务、数据库服务等。

服务器的高性能和稳定性能够满足大量用户的需求，保障网络服务的正常运行。

3. 嵌入式系统应用嵌入式系统广泛应用于各种终端设备。

例如，智能手机、平板电脑、智能电视等都是基于嵌入式系统的设备。

嵌入式系统的特点是体积小、功耗低，能够满足各种特定的应用需求。

五、系统软硬件业务的发展趋势1. 虚拟化技术的应用虚拟化技术可以将一台物理服务器划分为多个虚拟服务器，提高硬件资源的利用率。