軟硬件協(xié)同設(shè)計是系統(tǒng)芯片的基礎(chǔ)設(shè)計方法學(xué)

軟硬件協(xié)同設(shè)計（Hardware Software Co-design）是指在系統(tǒng)芯片開發(fā)過程中，軟件與硬件共同定義與開發(fā)的過程。在進(jìn)行系統(tǒng)芯片定義時，特定功能既可以通過處理器運行軟件來實現(xiàn)，也可以用專用硬件來實現(xiàn)。軟件實現(xiàn)靈活,可升級，但能效比較低；硬件實現(xiàn)能效高，但一旦設(shè)計好了就無法更改。通過軟硬件協(xié)同設(shè)計，能夠以定量的方式研究系統(tǒng)中各個部件以軟件或硬件的方式實現(xiàn)的優(yōu)劣，從而最終尋找到系統(tǒng)芯片設(shè)計的優(yōu)化解決方案。因此軟硬件協(xié)同設(shè)計是系統(tǒng)芯片的基礎(chǔ)設(shè)計方法學(xué)。

軟硬件協(xié)同設(shè)計分為軟硬件劃分,軟硬件協(xié)同仿真驗證和軟硬件綜合3個階段，如圖5-99所示。

軟硬件劃分是在系統(tǒng)層面上進(jìn)行功能劃分，確定系統(tǒng)的部分功能模塊采用硬件實現(xiàn)，部分系統(tǒng)功能模塊采用軟件實現(xiàn)。在進(jìn)行軟硬件功能劃分時，設(shè)計開發(fā)者既要考慮系統(tǒng)的開發(fā)時間,成本，又要考慮市場可提供的資源等諸多因素。在系統(tǒng)芯片開發(fā)設(shè)計過程中，軟硬件劃分難度較大,過程復(fù)雜，是整個系統(tǒng)芯片開發(fā)設(shè)計中的最重要環(huán)節(jié)。

軟硬件協(xié)同仿真驗證是對軟硬件功能設(shè)計的正確性及性能進(jìn)行驗證和評估。傳統(tǒng)設(shè)計中，硬件和軟件通常是分開獨立開發(fā)設(shè)計的，到系統(tǒng)設(shè)計后期才將軟硬件兩部分集成到一起進(jìn)行驗證。在協(xié)同設(shè)計中，硬件和軟件是交互設(shè)計的，在設(shè)計的每一個階段都可以進(jìn)行系統(tǒng)的軟硬件驗證。仿真驗證的目的是在設(shè)計早期利用仿真驗證系統(tǒng)盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題，避免在系統(tǒng)設(shè)計后期進(jìn)行修改，造成不必要的時間和成本浪費。

軟硬件綜合是將高層次的軟硬件描述轉(zhuǎn)化為軟硬件的低層次軟硬件實現(xiàn)。其主要任務(wù)是在系統(tǒng)設(shè)計約束下，研究利用系統(tǒng)提供的各種軟硬件資源，在滿足系統(tǒng)設(shè)計性能要求的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)最終的軟硬件系統(tǒng)。

軟硬件協(xié)同設(shè)計方法學(xué)的研究始于20世紀(jì)90年代初期，隨后快速發(fā)展起來。目前，軟硬件協(xié)同設(shè)計方法被廣泛應(yīng)用在系統(tǒng)芯片設(shè)計中?；?a target="_blank">ARM公司的RVDS（Real View Development Suite）,Cypress公司的PSoC Creator IDE和Synopsys公司的Virtual Platform 可以提供完整的系統(tǒng)芯片軟硬件協(xié)同設(shè)計和驗證。

審核編輯 ：李倩