[论文解读] 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 8

一句话总结

本文提出了一种基于SystemC/TLM-2.0的高层次方法，用于建模和仿真多核片上系统（MPSoC），采用MicroBlaze处理器、存储器和外设。结果表明，结合程序员视图与定时信息的事务级建模（PV+T）可实现与传统CABA仿真几乎相同的精度，但速度显著提升，从而实现了系统级高效性能评估。

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.

研究动机与目标

• 通过支持高层次的系统级建模与仿真，应对MPSoC设计日益增长的复杂性。
• 开发一种全面、快速且准确的方法，用于MPSoC性能的设计与评估。
• 对比基于CABA与基于PV+T的仿真方法在定时保真度与仿真速度方面的差异。
• 通过真实硬件组件与软件工作负载，验证TLM-2.0结合PV+T在MPSoC平台建模中的有效性。

提出的方法

• 使用TLM-2.0在SystemC中对MPSoC平台进行事务级抽象建模。
• 实现一个完整的MPSoC，包含MicroBlaze处理器、存储器、定时器、VGA接口和中断处理模块。
• 开发基于CABA（周期精确基线架构）与PV+T（程序员视图加定时信息）的仿真模型，用于对比分析。
• 使用两个软件示例评估不同仿真模型下的系统行为与性能。
• 采用SystemC的TLM-2.0接口，在高层次抽象下实现组件间的通信。
• 通过与预期的功能行为与定时特性对比，验证仿真结果的准确性。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于TLM-2.0的建模方法结合PV+T能否实现与CABA仿真相当的定时保真度？
• RQ2 PV+T仿真是否在保持精度的前提下，相较于CABA展现出显著的速度优势？
• RQ3 所提出的方法在MPSoC平台的系统级性能评估中效果如何？
• RQ4 在MPSoC建模中，使用PV+T与CABA相比，仿真速度与精度之间的权衡关系如何？

主要发现

• PV+T仿真实现了与CABA仿真几乎相同的精度，验证了系统级精度的可靠性。
• PV+T仿真速度显著快于CABA仿真，支持高效的性能探索。
• 所提出的方法能够支持包含真实外设与软件工作负载的完整MPSoC平台建模。
• 采用TLM-2.0结合PV+T可实现可扩展且易于维护的系统级设计与分析。