Estimativas de desempenho da estrutura de comunicação de SoC a partir de modelos de transações.

• Main Author: Johan Sebastian Eslava Garzon
• Other Authors: Marius Strum
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2009
• Subjects: CAD; Circuitos integrados; Simulação; Sistemas integrados em larga escala (projeto); Integrated circuits; Simulation; System on-chip
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-20072009-165919/

A complexidade crescente (tanto da funcionalidade como da arquitetura) dos sistemas eletrônicos digitais sobre silício (conhecidos na literatura como System-on-Chip, SoC) exige novas metodologias que permitam diminuir seu tempo de desenvolvimento. O projeto no nível de sistemas (SLD) é proposto para aumentar a eficiência do projeto de SoC. SLD exige novas linguagens (como SystemC) e níveis de abstração (como TLM). A estrutura de comunicação (EC) de um SoC tem apresentado uma crescente importância devido à presença de uma maior quantidade (e funcionalidade) dos módulos a serem comunicados. Portanto, a EC apresenta um grande impacto no desempenho global do SoC. Nesta tese é proposta uma metodologia de projeto da EC chamada de MaLOC (Multi- Abstraction Level On-Chip communications structure design) que é baseada num enfoque top-down que percorre três níveis de transações (TLM). A tomada de decisões é feita utilizando-se duas importantes características que dão a originalidade a nossa proposta: 1) baseadas num conjunto de diversas métricas de desempenho que permite obter resultados mais confiáveis. 2) decisões ASAP (o mais rápido possível), antecipando a tomada de decisões utilizando níveis mais abstratos do que o RTL, permitindo diminuir o tempo de projeto da EC. Para validar a proposta uma série de análises de fidelidade foram realizadas, os resultados indicaram fidelidades maiores do que 96% e em cenários extremos maiores do que 72%. Adicionalmente os tempos de simulação no nível TLM atemporal foi até 2,6 vezes mais rápido do que o nível TLM de precisão de transferências, que foi até 1,6 vezes mais rápido do que o nível TLM de ciclos de relógio (menos abstrato). Estes resultados indicam a validade da metodologia para realizar a tomada de decisões, permitindo uma melhor exploração do espaço de projeto Os estudos de caso permitiram observar que além de configurar a EC procurando o melhor desempenho, MaLOC identificou soluções com menor consumo de energia, através do uso de um conjunto diverso de métricas, e configuração de parâmetros do sistema (tamanho da memória). Estas duas situações indicam o potencial que a metodologia apresenta para o projeto de diferentes tipos de EC, assim como de diferentes componentes de um SoC. === Modern and future System on Chip design requires several methodologies in order to handle their growing complexity (of both functional and architectural issues). System Level Design has emerged as a solution to handle the complex of nowadays and future SoC designs, increasing their efficiency and reducing the time to market. SLD requires new modeling languages (such as SystemC) and abstraction levels (such as Transaction Level Modeling - TLM). The integration of very different and composite IP cores into a SoC makes their physical and logical integration a very difficult task. Hence, the communication structure (CS) presents a significant impact on the SOC global performance. This thesis proposes a novel methodology named MaLOC (Multi-Abstraction Level On- Chip communications structure design) that uses a top-down approach. The parameters configuration is driven by two important considerations: 1) performance metrics based, this enables to obtain a most reliable solution; 2) an ASAP configuration schedule, this enables to reduce the CS design time through the use of higher abstraction levels. A fidelity test was performed. The results showed that in extreme conditions (such as burst size higher than time between transactions) the fidelity obtained was higher than 72%. In normal cases (burst size similar to the time between transactions) the fidelity was higher than 96%. The simulations execution times were compared among the three TLM levels and the results showed that TLM untimed simulations were 2.6 times faster than the TLM transfer accurate, also these were 1.6 times faster than the TLM cycle accurate. This means that TLM untimed simulations are 4 times faster than TLM Cycle accurate, enabling a enhanced space design exploration. The case studies performed showed that MaLOC can be useful to identify solutions that satisfy the performance required reducing the power consumption (reducing activities across the bus). Also, a system parameter was defined using the methodology (memory banks). These two situations indicate the MaLOC potential to design several CS types and SoC configuration parameters.