Tervezési keretrendszer alkalmazásorientált mikroprocesszorokhoz
A digitális rendszerek viselkedésének modellezésére kifejlesztett hardver leíró nyelvek többféle elvonatkoztatási szinten teszik lehetővé eszközeink vizsgálatát, tervezését.
A komplexitás erőteljes növekedése hívta életre a napjainkban egyre nagyobb teret hódító ún. magas szintű szintézis (ESL - Electronic System Level) paradigmát [1], mely új, magas szintű (tipikusan algoritmus szintű) modellezési nyelvekből (C, C++, SystemC stb.) valamint az ezeken a nyelveken megfogalmazott specifikációból kiindulva kapuszintű leírás generálására képes szintézis szoftverekből (SystemCrafter, CatapultC stb.) áll. Bár az alkalmazásorientált eszközök kifejlesztése során ma már szinte elkerülhetetlen a ESL paradigma módszereinek és eszközeinek ismerete és használata, a tárolt programú gépek, ismertebb nevükön mikroprocesszorok tervezésének elsődleges eszköze még ma is az ún. regiszter-átviteli szint [2][3].
Munkám során e két terület - a magas elvonatkoztatási szintű leírások automatikus szintézise és az alkalmazásközpontú mikrogépek tervezése - célkitűzéseit egyetlen rendszerbe integráltam. A dolgozatban ismertetem az általam kifejlesztett kevert elvonatkoztatási szintű digitális modellezési nyelvet (ARTL - Algorithmic RTL), az erre épülő új tervezési eljárást és az ezeket integráló tervezési keretrendszert. Az így kialakított eljárással a korábbiaknál lényegesen gyorsabban fejleszthetők ki alkalmazásközpontú utasításkészleteket megvalósító hardver eszközök.
A dolgozat második részében egy új, FPGA technológiára optimalizált mikroprocesszor architektúra, a folyamatvezérelt mikroprocesszor modell kerül bemutatásra, amelynek előre definiált rendszerszintű modellje jól illeszkedik az ARTL nyelvhez, és tetszőleges alkalmazásközpontú utasításkészlettel rendelkező mikrogép magas szintű viselkedésének modellezésére alkalmas.
A dolgozat harmadik részében azt a tervezési keretrendszert ismertetem, mely lehetővé teszi azon ARTL nyelven definiált alkalmazásközpontú utasításkészlettel rendelkező mikrogépek tervezését, melyek architektúrája a folyamatvezérelt mikrogép struktúra szerint épül fel.
A dolgozat záró részében bemutatásra kerül több, a dolgozatban bemutatott tervezési módszer és szoftverrendszer segítségével kifejlesztett tárolt programú mikroprocesszor, melyek tesztelését szimulációs környezetben és FPGA áramkörbe implementálva egyaránt elvégeztem, igazolva ezáltal a bemutatott tervezési metódus alkalmazhatóságát.
szerző
-
Horváth Péter
villamosmérnöki
nappali
konzulens
-
Dr. Hosszú Gábor
, (külső)
