[論文レビュー] Modeling and simulation of multiprocessor systems MPSoC by SystemC/TLM2

Abdelhakim Alali, Ismail Assayad+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 5, 2014

Embedded Systems Design Techniques参考文献 15被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、マイクロブレーズプロセッサ、メモリ、周辺機器を用いて、マルチプロセッサ・システム・オン・チップ（MPSoC）のモデリングおよびシミュレーションのための高水準なSystemC/TLM-2.0ベースの手法を提示する。トランザクションレベルモデリング（TLM）とプログラマー・ビュー＋タイミング（PV+T）を用いることで、従来のCABAシミュレーションとほぼ同一の精度を達成しつつ、はるかに高速な性能を実現し、システムレベルでの効率的な性能評価を可能にする。

ABSTRACT

The current manufacturing technology allows the integration of a complex multiprocessor system on one piece of silicon (MPSoC for Multiprocessor System-on- Chip). One way to manage the growing complexity of these systems is to increase the level of abstraction and to address the system-level design. In this paper, we focus on the implementation in SystemC language with TLM (Transaction Level Model) to model an MPSOC platform. Our main contribution is to define a comprehensive, fast and accurate method for designing and evaluating performance for MPSoC systems. The studied MPSoC is composed of MicroBlaze microprocessors, memory, a timer, a VGA and an interrupt handler with two examples of software. This paper has two novel contributions: the first is to develop this MPSOC at CABA and TLM for ISS (Instruction Set Simulator), Native simulations and timed Programmer s View (PV+T); the second is to show that with PV+T simulations we can achieve timing fidelity with higher speeds than CABA simulations and have almost the same precision.

研究の動機と目的

• MPSoC設計の複雑化に対応するため、高水準なシステムレベルのモデリングとシミュレーションを可能にする。
• MPSoCの性能設計および評価のための包括的で、高速かつ正確な手法を開発する。
• CABAベースとPV+Tベースのシミュレーション手法の間でのタイミング忠実度とシミュレーション速度を比較する。
• 実際のハードウェア部品およびソフトウェアワークロードを用いて、TLM-2.0とPV+Tを組み合わせた手法がMPSoCプラットフォームモデリングに有効であることを検証する。

提案手法

• トランザクションレベル抽象化を用いて、SystemCにおけるTLM-2.0を用いてMPSoCプラットフォームをモデリングする。
• マイクロブレーズプロセッサ、メモリ、タイマー、VGA、インテอรープラグハンドラを備えた完全なMPSoCを実装する。
• 比較分析のため、CABA（サイクル正確ベースラインアーキテクチャ）およびPV+T（プログラマー・ビュー＋タイミング）の両方のシミュレーションモデルを開発する。
• システムの動作および性能を評価するために、2つのソフトウェア例を用いる。
• コンponents間の通信を高水準の抽象化レベルで行うために、SystemCのTLM-2.0インタフェースを採用する。
• シミュレーション結果を期待される機能的およびタイミング的挙動と照合することで、正確性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 TLM-2.0ベースのモデリングにPV+Tを適用することで、CABAシミュレーションと同等のタイミング忠実度を達成できるか？
• RQ2 PV+Tシミュレーションは、精度を維持したままCABAシミュレーションに比べて顕著な速度向上を達成できるか？
• RQ3 提案手法は、MPSoCプラットフォームのシステムレベル性能評価において効果的か？
• RQ4 MPSoCモデリングにおいて、PV+TとCABAを比較した場合、シミュレーション速度と精度のトレードオフはどのように変化するか？

主な発見

• PV+Tシミュレーションは、CABAシミュレーションとほぼ同一の精度を達成しており、システムレベルでの正確性が検証された。
• PV+Tシミュレーションは、CABAシミュレーションよりも顕著に高速に実行され、効率的な性能探索が可能になった。
• 提案手法は、実際の周辺機器およびソフトウェアワークロードを備えた包括的なMPSoCプラットフォームモデリングをサポートする。
• TLM-2.0とPV+Tの組み合わせにより、スケーラブルかつ保守性の高いシステムレベル設計および分析が可能になった。