TLM抽象模型介紹

（1）OCP-IP TLM抽象模型

OCP-IP（Open Core Protocol International Partnership）是推動(dòng)IP核接口標(biāo)準(zhǔn)化的國際組織。OCP-IP提出了一個(gè)4層的通信模型，除RTL層之外的3層屬于事務(wù)層。

消息層處于最高抽象層次，被SoC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工程師用來做功能劃分和系統(tǒng)級(jí)的結(jié)構(gòu)分析。消息層沒有時(shí)間信息，是事件驅(qū)動(dòng)的。

主設(shè)備和從設(shè)備之間的一次事務(wù)包含了多個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸，這些數(shù)據(jù)可能處于非常抽象的層次。事務(wù)層在RTL層之上，被SoC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工程師用來進(jìn)行體系結(jié)構(gòu)分析、周期性能估計(jì)，以及詳細(xì)的硬件性能分析、軟硬件劃分和軟硬件協(xié)同開發(fā)。

事務(wù)模型有時(shí)間信息，但不是精確到周期，系統(tǒng)是時(shí)間驅(qū)動(dòng)執(zhí)行的。主設(shè)備和從設(shè)備之間的一個(gè)事務(wù)可能包含幾個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸。執(zhí)行這個(gè)事務(wù)所需要的時(shí)間由主設(shè)備和從設(shè)備來估計(jì)。通常的事務(wù)級(jí)系統(tǒng)模型與總線協(xié)議無關(guān)，因?yàn)榭偩€協(xié)議總是與精確到時(shí)鐘周期的系統(tǒng)有關(guān)。事務(wù)模型和硬件仿真模型一起用來做為下層接口的驅(qū)動(dòng)。

傳輸層模型用于詳細(xì)建模任務(wù)，建立精確到周期的測試平臺(tái)，精確到周期的性能仿真。傳輸層是周期精確的，但接口的引腳被抽象隱藏，接口是字節(jié)精確的。

表4-2所示為傳輸層和RTL層的比較。將精確到周期的協(xié)議映射到給定的硬件接口和總線結(jié)構(gòu)上。寄存器傳輸層模型是引腳和比特精確。RTL模型可以使用VHDL或Verilog或SystemC描述。

（2）OSCI TLM 1.0抽象模型

OSCI（The Open SystemC Initiative）是由集成電路行業(yè)的公司和一些大學(xué)組成的非營利組織，致力于推動(dòng)SystemC成為系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)的開源標(biāo)準(zhǔn)。OSCI提出的事務(wù)級(jí)抽象層次如圖4-26所示。

表4-2 OCP-IP的通信抽象層次中傳輸層和RTL層的比較

圖4-26 OSCI提出的事務(wù)級(jí)抽象層次

圖4-26中，在算法模型和RTL模型之間的三層抽象屬于事務(wù)級(jí)抽象。

下面分別介紹這三層抽象。

? ① 程序員觀點(diǎn)層（Programmer’s View）：該層模型包含的接口只有函數(shù)調(diào)用而沒有通信事件。這一層只帶有很少的時(shí)序信息，通常與沒有時(shí)間信息的功能行為描述相關(guān)。

? ② 帶有時(shí)間信息的程序員觀點(diǎn)層（PVT，Programmer’s View plus Timing）：這是一個(gè)周期近似的事務(wù)級(jí)模型，用于建模功能行為和模塊之間的通信協(xié)議。可以分析通信的時(shí)延和吞吐量，并可在軟件開發(fā)和體系結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證中提供足夠的仿真精度。

? ③周期精確層：這是一個(gè)周期精確的模型，模塊的內(nèi)部行為以及模塊和外部的通信可以是周期總數(shù)精確或者周期完全精確的。模塊內(nèi)部的行為建?？梢圆粚拇嫫鹘Ｒ蕴岣叻抡嫠俣取＿@是一個(gè)事務(wù)級(jí)模型，在RTL抽象層之上。在通信建模中同一時(shí)鐘邊沿觸發(fā)的多個(gè)信號(hào)可以包裝在一起作為一個(gè)傳輸，因此仿真性能要比RTL抽象好。

OSCI事務(wù)級(jí)模型工作小組定義了一組普通、可復(fù)用的事務(wù)級(jí)模型接口，以及目標(biāo)通過性語法。API包括一個(gè)用戶層、一個(gè)協(xié)議層和一個(gè)傳輸層。值得注意的是，該標(biāo)準(zhǔn)只提供了一個(gè)基礎(chǔ)層。

IP供貨商將需要提供符合特定總線標(biāo)準(zhǔn)的API及相應(yīng)IP的事務(wù)級(jí)模型。因此，IP供貨商就制作了所謂的“第二適配層”，在此之上用戶可以建構(gòu)系統(tǒng)和半導(dǎo)體IP。該標(biāo)準(zhǔn)將促進(jìn)IP的共享和復(fù)用，鼓勵(lì)EDA工具的開發(fā)，并使電子OEM廠商更容易使用事務(wù)級(jí)模型。

OSCI發(fā)布的新標(biāo)準(zhǔn)可以使事務(wù)級(jí)建模從高階用戶走向主流用戶群，該標(biāo)準(zhǔn)將為IP供貨商進(jìn)入事務(wù)級(jí)模型市場鋪路，而且這些模型都可以被整合進(jìn)系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）和EDA工具中。這在以前是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)槊總€(gè)公司都使用自己制作的事務(wù)級(jí)模型。

利用新的OSCI事務(wù)級(jí)模型庫編寫出來的模型可以透過標(biāo)準(zhǔn)接口而互相連接，這將進(jìn)一步增強(qiáng)高層IP模型的復(fù)用性和可用性，如圖4-27所示。OSCI和OCP-IP提出的模型都支持三層的TLM抽象。OSCI的帶有時(shí)間信息的程序員抽象層與OCP-IP的第二層事務(wù)層接近，而周期精確層則與OCP-IP的第一層傳輸層抽象類似。

圖4-27 OSCI定義的基于SystemC的層次標(biāo)準(zhǔn)（資料來源：OCSI）

基于SystemC的事務(wù)級(jí)建模的主要任務(wù)是利用SystemC進(jìn)行相應(yīng)的通信抽象，實(shí)現(xiàn)通信機(jī)制，其具有兩大特點(diǎn)。

? ①功能與通信分離：實(shí)現(xiàn)具體算法的功能部分與實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和事件傳輸?shù)牟糠址蛛x。功能由SystemC的模塊（sc_module）來實(shí)現(xiàn)，而通信由通道（Channel）來實(shí)現(xiàn)。

? ②接口方法調(diào)用：一組給定的通信方法被稱為接口，包括數(shù)據(jù)接口和控制接口。而通道由一個(gè)或者多個(gè)接口來實(shí)現(xiàn)。模塊能夠使用它們的端口來與實(shí)現(xiàn)相應(yīng)接口的通道進(jìn)行互連。