Лекция 1 Основные понятия технологии проектирования программно-аппаратных комплексов

1. Основные понятия технологии проектирования программно-аппаратных комплексов

Основные понятия технологии
проектирования программноаппаратных комплексов
Лекция 1

2.

• Понятие программного-аппаратного комплекса. Элементы
программного-аппаратного комплекса. Маршруты
проектирования аппаратного и программного обеспечения.
Применение ПЛИС для прототипирования программноаппаратных комплексов. Уровни проектирования. Системное
проектирование. Система на кристалле. Совместное
проектирование и оптимизация программно-аппаратного
комплекса.

3. Понятие программного-аппаратного комплекса.

• ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93 Информационная технология (ИТ). Оценка
программной продукции. Характеристики качества и руководства по
их применению:
• программно-аппаратные средства (firmware): Технические средства,
содержащие компьютерную программу и данные, которые не могут
изменяться средствами пользователя. Компьютерная программа и
данные, входящие в программно-аппаратные средства,
классифицируются как программное обеспечение; схемы, содержащие
компьютерную программу и данные, классифицируются как
технические средства.
• Комплекс: Два и более специфицированных изделия, не соединенных
на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но
предназначенных для выполнения взаимосвязанных
эксплуатационных функций.

4. Элементы программного-аппаратного комплекса.

• Программное обеспечение
• Операционная система / bare
metal (без операционной
системы)
• Драйверы устройств
• Системные утилиты
• Прикладные проекты
• Аппаратное обеспечение
• Процессорные ядра
• Память на кристалле (кэш,
флеш-ПЗУ)
• Ускорители (GPU, DSP,… )
• Периферийные контроллеры
• Внешние интерфейсы (DDR3/4,
АЦП…)

5. Маршрут проектирования аппаратного обеспечения.

Системное проектирование
Проектирование архитектуры
Схемотехническое
проектирование
•RTL – уровень регистровых передач
Проектирование физического
уровня
•Верификация
Изготовление

6. Маршрут проектирования программного обеспечения.

Системное
проектирование
Проектирование
архитектуры
Разработка
• Кодирование
• Отладка
• Верификация

7. Применение ПЛИС для прототипирования программно-аппаратных комплексов.

• ПЛИС (Программируемые Логические
Интегральные Схемы)
• FPGA – Field-Programmable Gate Array
• КЛБ – конфигурируемый логический
блок
• БВВ – блок ввода-вывода

8. Применение ПЛИС для прототипирования программно-аппаратных комплексов.

• Современные ПЛИС
содержат от неск. тысяч до
неск. миллионов КЛБ
• BRAM – блоки статической памяти (аналогичные кэш-памяти)
• Блоки DSP – выполняют операцию «умножение с накоплением»
• Аппаратные ядра процессоров ARM
• Приемопередатчики (MGT)

9. Применение ПЛИС для прототипирования программно-аппаратных комплексов.

Разработка проекта
•Кодирование на языках описания
аппаратуры
•Моделирование
Синтез
Размещение и трассировка
Загрузка конфигурации

10. Уровни проектирования.

Поведенческий
Уровень регистровых передач
Вентильный
Топологический
Физический

11. Системное проектирование.

• Системный уровень часто выделяют НАД уровнями
проектирования
• Задачи системного уровня:
• Проверка концепции
• Разделение задач между программной и аппаратной частями

12. Система на кристалле.

• Пример системы на кристалле –
Xilinx Zynq MPSOC
• 16 нм, 4 ядра ARM CortexA, 2
ядра ARM CortexR, GPU,
периферийные устройства
• Матрица ячеек FPGA

13. Совместное проектирование и оптимизация программно-аппаратного комплекса.