EDA設(shè)計軟件開發(fā)趨勢

 

“ESL 綜合”需要更明確的定義
 
Synplicity營銷高級副總裁Andrew Haines

過去幾年來，對于電子系統(tǒng)層級 (ESL) 綜合技術(shù)既有正面報道，也有負(fù)面報道。近期，一篇題為“ESL 的含義引發(fā)混淆與爭論”的文章使人們認(rèn)識到這樣一個問題：“ESL 綜合”到底有沒有一種明確的定義，能讓我們確信 ESL 綜合是一種可行的設(shè)計技術(shù)，或者用于評估某款所謂的 ESL 綜合工具是否真的能夠完成綜合工作？憑借我個人在電子設(shè)計自動化 (EDA) 方面的工作經(jīng)驗，關(guān)于 ESL 綜合的定義，我對廠商的建議是：此定義應(yīng)該突出 ESL 綜合與其他 ESL 設(shè)計工作相比的獨(dú)到之處。

首先，從本質(zhì)來說，綜合是從一種抽象層級轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N抽象層級，同時保持功能不變。邏輯綜合是從 RTL 到邏輯門的轉(zhuǎn)變；而物理綜合則是從 RTL 到邏輯門及布局的轉(zhuǎn)變。因此，ESL 綜合是從 ESL 描述語言到 RTL 等抽象較低的實施方案的轉(zhuǎn)變。就 ESL 綜合的定義而言，選擇哪種描述語言并不重要，因為通過在初始化階段根據(jù)不同應(yīng)用支持多種 ESL語言的方式，用戶群最終均能解決這一問題。重要的是，ESL 綜合應(yīng)將設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)槌橄筝^低但功能相當(dāng)?shù)膶嵤┓桨浮?

其次，某種技術(shù)被定義為綜合技術(shù)，就必然與其他形式的轉(zhuǎn)變存在根本區(qū)別。例如，原理圖輸入 (schematic capture) 很顯然是一種涉及多種抽象層級的轉(zhuǎn)變，而綜合則不是。綜合與原理圖輸入定義的獨(dú)特區(qū)別在于香蕉曲線，也就是說，綜合的結(jié)果不是面積與時序關(guān)系圖上的一個點(diǎn)，而是一條曲線，表示所有綜合結(jié)果均保持相當(dāng)?shù)墓δ?，但時序與面積不同。因此，根據(jù)面積與時序關(guān)系自動定義一系列功能相當(dāng)?shù)慕鉀Q方案必須作為 ESL 綜合定義的一部分。此外，如果在 Google 上搜索“香蕉曲線”，您會驚奇地發(fā)現(xiàn)大多數(shù)都是特指邏輯綜合的，且都是來源于 EDA 廠商發(fā)表的文章或?qū)W術(shù)研究報告。

我們已經(jīng)認(rèn)識到，真正的 DSP 綜合需要從算法發(fā)展到優(yōu)化的 RTL，市場中已有能夠滿足上述要求的相關(guān) ESL 綜合技術(shù)。這確實是 ESL 綜合技術(shù)的進(jìn)步。不過，客戶必須始終認(rèn)識到，有的所謂“ESL 綜合”工具實際只能根據(jù)算法描述創(chuàng)建參數(shù)化的 RTL 模型，這種產(chǎn)品不能實現(xiàn)自動化，也無法形成“香蕉曲線”，且對提高工作效率的作用也非常有限。定義本身不會改善 ESL 設(shè)計，即便如此，我們也應(yīng)當(dāng)在早期為其下一個明確的定義，以便設(shè)計小組了解 ESL 的真正進(jìn)步與不足。

MAGMA在需求的挑戰(zhàn)中尋找機(jī)遇
    作為一家提供深亞微米芯片EDA設(shè)計軟件的公司，Magma開發(fā)軟件所惠及的產(chǎn)品幾乎觸及每個享受生活的人——從手機(jī)、游戲機(jī)、便攜播放設(shè)備到家用娛樂和通信網(wǎng)絡(luò)。如果說要總結(jié)Magma公司近幾年的發(fā)展趨勢，憑借出色的業(yè)績多次獲選全球最佳小公司行列足以說明該公司的前景如火山噴發(fā)的巖漿（magma）般炙手可熱。
     芯片正不斷向復(fù)雜化和多功能化發(fā)展，低功耗和高速是芯片設(shè)計的最主要趨勢，這些正是Magma的強(qiáng)項。消費(fèi)者需要新功能加入到芯片中，而生產(chǎn)者要求成本不斷降低，新的獨(dú)特的高要求在芯片設(shè)計領(lǐng)域引發(fā)新的挑戰(zhàn)。90納米以下的芯片設(shè)計與前端市場是當(dāng)今EDA設(shè)計的主流，65納米設(shè)計正在逐漸成熟，從90納米到65納米的芯片設(shè)計改變并不大，更多的變化將出現(xiàn)在電路模擬、可制造性設(shè)計和萃取等工藝上。
    90納米以下的芯片設(shè)計與前端市場是Magma專注的領(lǐng)域，技術(shù)上的優(yōu)勢給了Magma占領(lǐng)市場的廣闊機(jī)會?？s短設(shè)計時間、減少功耗、提高產(chǎn)品性能、增加設(shè)計團(tuán)隊生產(chǎn)力以及減少制造成本是眾多芯片廠商對設(shè)計軟件不斷增加的苛求，而這些苛求恰恰給了Magma新的機(jī)遇。比如，針對復(fù)合芯片設(shè)計的要求——不同水平的確認(rèn)，更高的頻率、增強(qiáng)電路密度和低電壓碰撞噪聲免疫性，不同的數(shù)字和模擬設(shè)計方法在芯片驗證中預(yù)防中斷，多重模擬器會引入相關(guān)錯誤從而掩飾設(shè)計問題等，Magma的產(chǎn)品能夠提供在芯片生態(tài)系統(tǒng)中的統(tǒng)一電路模擬環(huán)境，從而節(jié)省開發(fā)時間，簡化開發(fā)過程并提高設(shè)計效率。
    Magma的另一個優(yōu)勢在于出色的數(shù)據(jù)庫建設(shè)，基于一個核心數(shù)據(jù)庫并不斷地引入新技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)充讓Magma的軟件適用范圍更廣，同時縮短設(shè)計投放到市場的時間。數(shù)據(jù)庫的廣闊性和兼容性是設(shè)計軟件矛盾所在，Magma的解決方法是引進(jìn)新生技術(shù)進(jìn)行消化而非直接引進(jìn)成熟技術(shù)從而確保數(shù)據(jù)庫既無兼容性問題又能提供最新的功能。FineSim SPICE軟件可以大大縮短基準(zhǔn)測試時間，對于大規(guī)模模擬設(shè)計可以讓設(shè)計與測試更緊密地結(jié)合在一起。
    對于中國市場，僅僅在手機(jī)制造領(lǐng)域，中國已經(jīng)占據(jù)世界出貨量的15%，但未來至少還有1倍的市場增長潛力，所以中國是EDA增長的熱點(diǎn)地區(qū)，也是公司的重點(diǎn)開拓市場，中國的EDA正在向深亞微米方向發(fā)展，而這正是向Magma的優(yōu)勢領(lǐng)域發(fā)展，芯片尺寸越小，Magma的市場空間就越大，機(jī)遇也越大。






Mentor Graphics推出新一代45納米工藝的OPC技術(shù)
 

低k1光刻（Photolithography）工藝提高了RET（Resolution Enhancement Technology）在納米設(shè)計中的應(yīng)用復(fù)雜度。在45納米，更多的復(fù)雜模式、工藝的窗口修正（window correction）、以及驗證需求增加了計算負(fù)擔(dān)。在雙重壓力下，45納米工藝需要更加先進(jìn)的光刻工具。

明導(dǎo)電子科技（Mentor Graphics）日前繼Calibre OPCverify工具之后，又推出新一代的光學(xué)接近效應(yīng)修正技術(shù)（OPC）解決方案Calibre nmOPC。Mentor Graphics設(shè)計與制造部門總經(jīng)理Joe Sawicki告訴記者，Calibre nmOPC的幾項創(chuàng)新包括高密度模擬（Dense Simulation）,優(yōu)化了OPC的工藝窗口，采用硬件加速的綜合計算平臺（Cell Broadband Engine處理器）等等都是用來應(yīng)對45納米工藝下新的光刻需求。由于工藝變異可能對芯片良率產(chǎn)生極大影響，這種現(xiàn)象在光刻工藝中尤其明顯。為了提高良率，Calibre nmOPC的高密度模擬能力可以提供100%的模擬覆蓋整個掩膜，而窗口修正的優(yōu)化算法可以確保硅圖案化（Silicon-patterning）的成功。同時Mentor Graphics還攜手Mercury Computer Systems共同開發(fā)基于高性能Cell BE處理器的標(biāo)準(zhǔn)多核高速計算機(jī)集群，Cell BE處理器提高了Calibre nmOPC的圖像處理4-10倍的速度。
Joe Sawicki表示結(jié)合OPC驗證工具Calibre OPCverify，Calibre nmOPC將把計算光刻技術(shù)帶進(jìn)一個新的時代——更高的模擬精度，更優(yōu)化的性能和更低的成本。
 

Mercury的Cell 芯片



嵌入式操作系統(tǒng)

讓Linux更強(qiáng)勢
——訪風(fēng)河產(chǎn)品總監(jiān)兼開放源代碼推動者Glenn Seiler
 

2006年底，風(fēng)河（Wind River）在中國的嵌入式軟件業(yè)掀起了一場不小的旋風(fēng)，這就是它們在深圳、北京和上海三地巡回舉辦的“2006 Wind River 開發(fā)者區(qū)域大會”。北京站期間，本刊訪問了風(fēng)河系統(tǒng)公司產(chǎn)品總監(jiān)Glenn Seiler先生。Glenn在操作系統(tǒng)和開放源行業(yè)方面有超過20年的經(jīng)驗，是開放源代碼開發(fā)實驗室（OSDL）電信級Linux的指導(dǎo)主席，也是通信平臺行業(yè)聯(lián)盟(CPTA)和SCOPE聯(lián)盟的積極參與者。

推動開放源行業(yè)發(fā)展

問：您在OSDL電信級Linux組織中的主要任務(wù)是什么？
答：開放源代碼實驗室有很多組織，作為電信級Linux的指導(dǎo)主席，我的重要任務(wù)是了解Carrier-Grade Linux的需求，并與Motorola、Intel等業(yè)內(nèi)重要的企業(yè)進(jìn)行持續(xù)性的交流，以便推動電信級Linux的發(fā)展。同時還要與其他協(xié)會交流，例如SCOPE聯(lián)盟(是電信的另一個組織)。我們的目的是對電信級Linux形成一致性的規(guī)范。

問：貴公司的開放源代碼戰(zhàn)略是什么？
答：我們采用VxWorks和Linux雙操作系統(tǒng)戰(zhàn)略。在這兩個操作系統(tǒng)環(huán)境中，我們都是開放源代碼的，但是具體做法有所不同。
對于VxWorks操作系統(tǒng)環(huán)境，我們的源代碼是開放給我們的簽約客戶，而不是把源代碼放到網(wǎng)上開放給所有的人隨意下載。這種方式的源代碼開放，其實早在Linux盛行之前，我們就是這樣做的。而對于Linux，我們則完全遵從開放源代碼社區(qū)的規(guī)范，并且積極作出其他貢獻(xiàn)。例如，風(fēng)河對Linux、Eclipse等開放源代碼社區(qū)都有很多源代碼的捐贈。
總之，無論是哪一種操作系統(tǒng)環(huán)境，風(fēng)河都會注意維護(hù)和支持開放源代碼的標(biāo)準(zhǔn)化。特別是對Linux，標(biāo)準(zhǔn)化的意義更重大。例如Eclipse通常面向的行業(yè)不同，如果每家廠商都有些修改，就不利于工具之間的互相兼容。為此，風(fēng)河特別向Eclipse捐贈了超過30萬行的代碼，以此來促進(jìn)業(yè)界在更統(tǒng)一的平臺下工作。但開放并不意味著失去個性化，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之外也是可以加一些東西，例如插件、工具有自己的獨(dú)特之處。


提供真正的商業(yè)級軟件

問：風(fēng)河OS（操作系統(tǒng)）是商業(yè)級的，如何定位？
答：近年來，Linux平臺以其低廉的獲取成本和豐富、廣泛的開放源碼資源而對設(shè)備軟件開發(fā)者充滿了吸引力，但也正是這些特質(zhì)給Linux平臺和工具的維護(hù)和開發(fā)效率帶來了極大的困擾，因為網(wǎng)上有非常豐富多樣的內(nèi)容選擇，究竟把那些東西拿下來，又怎樣整合起來，這些都是有特別講究的。
風(fēng)河利用自己20多年積累的經(jīng)驗，從30多個Linux社區(qū)選取精華，并且逐一驗證它們是否相互協(xié)調(diào)工作，同時還增加了300多個補(bǔ)丁，最后進(jìn)行了統(tǒng)一的集成、測試和認(rèn)證，才拿出穩(wěn)定可靠的OS。因此，用戶不用擔(dān)心Wind River的Linux是否能夠可靠地工作，從而可把主要精力集中在應(yīng)用程序的開發(fā)上。

問：很多公司都自己維護(hù)Linux（In-House Linux），這與商用級Linux的差別有多大？
答：商業(yè)化產(chǎn)品不是一句普通的話，這取決于在項目開發(fā)的規(guī)模多大，項目復(fù)雜度如何。我們有個基本分析，工具部分采用了風(fēng)河Linux，效率可提高20%~30%?？蛻舴答伇砻?，普遍可以縮短6個月的研發(fā)時間。

問：您在自己的博客網(wǎng)站上指出：Red Hat不是運(yùn)營商級別的OS。OS如何達(dá)到運(yùn)營商級別？
答：只要看看是否符合CGL(Carrier-Grade Linux)規(guī)范。Red Hat沒有注冊并測試其OS符合這個規(guī)范。從Red Hat提供的OS來看，也不具備CGL規(guī)范的要求。例如硬件接口功能函數(shù)不具備，還有OS的加固能力，運(yùn)行過程中內(nèi)存不夠如何報警、Reset、Reboot等等，這些都是CGL所要求的特性。

DSO將為Linux增值

問：風(fēng)河公司已經(jīng)倡導(dǎo)DSO（設(shè)備軟件優(yōu)化）戰(zhàn)略很多年了。如今，風(fēng)河的Linux在DSO戰(zhàn)略中的地位是怎樣的？
答： DSO是一套幫助電子制造廠商快速開發(fā)設(shè)備軟件并提升可靠性的工具和方法，同時可以讓這些軟件的開發(fā)成本大幅度降低。可以說DSO是戰(zhàn)略層次的，是指導(dǎo)思路，強(qiáng)調(diào)靈活性、軟件重用性和一致性等。而Liunx是個具體的軟件平臺。風(fēng)河的戰(zhàn)略是：在DSO基礎(chǔ)上不僅使用Linux，還有其他很多附加增值的產(chǎn)品。

問：到目前為止，基于VxWorks已經(jīng)有7種平臺，而基于Linux只有3種。風(fēng)河還會繼續(xù)推出基于Linux的平臺？
答：Linux可以用在消費(fèi)、汽車娛樂，例如手機(jī)、機(jī)頂盒等應(yīng)用。VxWorks則有面向航空/航天、安全、軍工等領(lǐng)域的。他們都經(jīng)過了嚴(yán)格的認(rèn)證。在Linux上提供什么樣的行業(yè)平臺，我們會根據(jù)市場和應(yīng)用的需要來決定。而且，這個決策是與VxWorks平臺通盤考慮的，我們不會厚此薄彼。

問：談?wù)勀鷮inux未來趨勢的展望？
答：我非常有信心。從行業(yè)的角度看，消費(fèi)電子行業(yè)發(fā)展勢頭很猛，這顯然會大大促進(jìn)Linux繁榮。從技術(shù)角度看，越來越多的構(gòu)件（component）技術(shù)會融進(jìn)來，例如圖形、數(shù)字視頻方面。很多來自服務(wù)器與桌面系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)更多地融進(jìn)來。在這種情況下，就更需要采用DSO的方法，從整個企業(yè)的層次上來規(guī)劃和部署設(shè)備軟件的開發(fā)工具，而不是僅僅針對各個項目來選擇設(shè)備軟件平臺。



開源軟件推動嵌入式實時系統(tǒng)
RTLinux/GPL內(nèi)核的設(shè)計者和維護(hù)者，嵌入式 Linux專家Nicholas Mc Guire教授（奧地利）
Linux是當(dāng)前非常流行的操作系統(tǒng)，在嵌入式系統(tǒng)中也占有重要的位置。雖然Linux采用了許多技術(shù)來提高系統(tǒng)的運(yùn)行和反映速度，但它在本質(zhì)上并不是一個實時操作系統(tǒng)，應(yīng)用在嵌入式環(huán)境時必然會碰到內(nèi)核不可搶占、進(jìn)程調(diào)度、時鐘等諸多問題。但是Linux本身的優(yōu)勢決定了Linux經(jīng)過改造后仍然適合嵌入式環(huán)境，將Linux經(jīng)過改造，使其能運(yùn)行于嵌入式系統(tǒng)，是目前操作系統(tǒng)領(lǐng)域中的一個研究熱點(diǎn)。RTLinux就是Linux實時改造非常成功的一例。
RTLinux是源代碼開放的具有硬實時特性的多任務(wù)操作系統(tǒng)，它對Linux內(nèi)核進(jìn)行改造，通過在Linux內(nèi)核與硬件中斷之間增加一個精巧的可搶占的實時內(nèi)核，把標(biāo)準(zhǔn)的Linux內(nèi)核作為實時內(nèi)核的一個進(jìn)程與用戶進(jìn)程一起調(diào)度，標(biāo)準(zhǔn)的Linux內(nèi)核的優(yōu)先級最低，可以被實時進(jìn)程搶斷，只有當(dāng)沒有可運(yùn)行的實時任務(wù)時，Linux內(nèi)核才被調(diào)度，實現(xiàn)了雙內(nèi)核的工作環(huán)境。
目前中國的蘭州大學(xué)和西班牙的瓦倫西亞大學(xué)正在開發(fā)全新 4.0版本的RTLinux。在基于雙內(nèi)核的3.2版本中，RTLinux內(nèi)核與Linux內(nèi)核在同一地址空間運(yùn)行，而新版本中RTLinux內(nèi)核擁有獨(dú)立的地址空間，開發(fā)和調(diào)試過程中的穩(wěn)定性會顯著提升。新版本的RTLinux預(yù)計07年3月面世。