Metodologias de suporte a verificação e análise de modelos de plataformas em alto nível de abstração

Autor(es)

Bruno de Carvalho Albertini

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Computação
• Data de defesa: 2011-06-10

Membros da banca

Sandro Rigo; Rodolfo Jardim de Azevedo; Paulo Cesar Centoducatte; Luiz Claudio Villar dos Santos; Ney Laert Vilar Calazans

• Orientador: Sandro Rigo; Guido Costa Souza de Araújo

Resumo

A crescente complexidade das descrições de hardware em alto nível tem motivado a criação de metodologias de desenvolvimento por vários anos, sendo o mais recente nível de abstração representado pelo que é chamado de projeto Electronic System Level (ESL) e os projetos baseados em plataformas. Neste cenário, a exploração simultânea de diversos modelos arquiteturais, como os Systems-on-Chip (SoC), é a chave para se obter um bom balanceamento no particionamento hardware-software e melhorar o desempenho tanto do hardware quanto do software. Isto demanda uma infraestrutura de simulação de plataformas capaz de simular com rapidez, em um alto nível de abstração, tanto o software quanto o hardware. SystemC despontou como uma das linguagens de descrição mais adotadas e, juntamente com a modelagem em nível de transação (TLM, do inglês Transaction Level Modeling), vem sendo amplamente reconhecido como a técnica mais propícia para desenvolvimento em ESL. Uma das características mais marcantes de TLM é a possibilidade de reutilizar toda a infraestrutura da plataforma para a simulação de hardware e software [12]. A integração da verificação no fluxo de projeto é muito importante em uma metodologia baseada em TLM. Uma das técnicas de verificação mais conhecidas é a injeção de estímulos, usada para guiar a simulação para casos limite. Este tipo de funcionalidade é útil para aumentar a cobertura da verificação. As ferramentas disponíveis para descrições SystemC não permitem injeção de estímulos sem que o modelo seja alterado ou sem a utilização de um núcleo de simulação modificado para tal tarefa. Para a depuração, não temos notícia de nenhuma ferramenta de código aberto disponível, porém existem boas ferramentas comerciais preparadas especificamente para a depuração de modelos em SystemC. Nesta tese são propostas três metodologias para melhorar a capacidade de introspecção, depuração e análise de modelos de hardware descritos em alto nível de abstração. A primeira delas é composta por uma metodologia de reflexão computacional aplicável a módulos SystemC através da inserção de módulos de inspeção, que chamamos de ReFlexBox. A segunda técnica desenvolvida foi chamada de SignalReplay, e representa uma evolução da primeira técnica voltada para a captura, análise e injeção dos dados coletados pela reflexão. A última metodologia proposta, chamada de PDFA (do inglês, Platform Dataflow Analysis) visa extrair metadados através da reflexão de tipos sobrecarregados, permitindo que o projetista aplique técnicas de compiladores para a análise de hardware. Os resultados obtidos são apresentados como experimentos, implementados na forma de estudos de caso. Estes experimentos permitiram avaliar a eficácia das técnicas propostas que, ao contrário de trabalhos correlatos, aderem a seis princípios que consideramos fundamentais: (1) não são intrusivas em relação as modificações no modelo que podem ser necessárias para implementar a introspecção; (2) não necessitam de modificações no ambiente de simulação, compiladores ou bibliotecas, incluindo nossa linguagem alvo: SystemC; (3) geram uma sobrecarga pequena no tempo de simulação; (4) proveem observabilidade e controlabilidade; (5) são extensíveis, permitindo a adaptação para utilização em trabalhos similares, com pouca ou nenhuma modificação nas metodologias; e (6) protegem a propriedade intelectual do módulo sob verificação (AU)

• Processo FAPESP: 07/58129-8 - Utilizacao de reflexao computacional em descricoes de hardware de alto nivel.
• Beneficiário: Bruno de Carvalho Albertini
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado