設(shè)計建模系統(tǒng)流量并驗證系統(tǒng)的性能

目前最新版本的Xilinx Software Development Kit（SDK）,它既包含在Vivado Design Suite當(dāng)中，也可以作為獨立的軟件免費下載，它增加了系統(tǒng)性能分析（SPA）工具箱，可以協(xié)助設(shè)計人員對基于處理器器件（比如Zynq-7000 SoC）的硬件和軟件系統(tǒng)進行早期的研究。這些研究可以讓您（系統(tǒng)設(shè)計者）清楚和了解到Zynq SoC兩大部分之間數(shù)據(jù)流的相互作用，一部分是Zynq SoC PS（處理器系統(tǒng)）部分的兩個ARM Cortex-A9 MPCore 處理器，另一部分是在PL（可編程邏輯）部分實現(xiàn)的硬件模塊。Xilinx SPA工具箱提供給您所需的工具，在設(shè)計的關(guān)鍵階段（PS. 甚至可以在設(shè)計的最初階段）您便可以建模和觀測系統(tǒng)的性能，因此您就可以在設(shè)計的過程中不斷優(yōu)化系統(tǒng)的性能。

下圖顯示了SPA工具箱怎樣融入到SDK中：

SPA工具箱是對SDK其它工具如分析和調(diào)試工具、驅(qū)動、庫的補充。SPA工具箱包含有檢測框架、用戶接口和可視化工具，支持兩種重要的使用模式：一是早期研究環(huán)境，稱為系統(tǒng)性能建模（SPM），二是監(jiān)測和分析您自己的設(shè)計。

SPM是SDK的一個獨特的功能，甚至在您的團隊啟動系統(tǒng)設(shè)計之前，允許您進行復(fù)雜的性能建模，使用實際的目標(biāo)硬件和比特流配置文件，包含5個AXI流量生成器模塊和一個AXI性能監(jiān)視模塊，這些是作為可配置的IP核在Zynq SoC的PL部分實現(xiàn)的，如下圖所示：

AXI流量生成器產(chǎn)生的流量嚴(yán)格共享Zynq SoC資源，包括高速AMBA AXI 內(nèi)部互聯(lián)、多端口的DDR SDRA控制器以及兩個ARM Cortex-A9 MPCore處理器共享的512Kbyte L2緩存。在設(shè)計不當(dāng)?shù)南到y(tǒng)中，過多的系統(tǒng)流量占用共享資源會導(dǎo)致多點競爭，出現(xiàn)數(shù)據(jù)瓶頸。這種潛在瓶頸的一個典型的例子就是片上共享的L2高速緩存。因為ACP（加速器一致性端口）與ARM Cortex-A9 CPUs共享L2高速緩存，來自ACP或者處理器的高吞吐量的流量具有降低其他方面性能的潛在問題。您可以預(yù)見這種性能降低的問題，但是除非您有合適的儀器內(nèi)置到系統(tǒng)中，否則您想理解其真實的性質(zhì)和嚴(yán)重程度是很困難的。

如果您要進行這種類型的分析，AXI流量生成器正是您需要的那種儀器。在您的團隊將系統(tǒng)硬件設(shè)計到Zynq SoC PL中之前，這些流量生成器可以作為系統(tǒng)硬件流量生成的代理。同時您可以運行Zynq PS部分的軟件應(yīng)用，允許您評估增加的系統(tǒng)流量對應(yīng)用軟件性能的影響。每個ARM Cortex-A9 MPcore處理器都有一個性能檢測單元（PMU）來協(xié)助軟件性能分析。集成SPM功能的SDK允許您使用您的實際設(shè)計，通過建模和驗證數(shù)據(jù)流量的方法，進行端到端的性能分析流程。SDK提供了可視化功能，這幫助您更好的理解這些復(fù)雜的相互作用，即使是在一個研究探索，設(shè)計初期的環(huán)境。

這個過程包括四個步驟，如下：

需求評估—首先您要估計您的設(shè)計中的AXI流量需求，包括目標(biāo)系統(tǒng)的多個PS—PL接口的數(shù)據(jù)吞吐量。

模型設(shè)計—基于這些流量需求，使用SPM對您的設(shè)計進行建模。使用實際的目標(biāo)硬件意味著，在建模期間您可以獲得實時性能。您可以獲得比基于軟件建模和仿真環(huán)境大為改善的運行時間和提升的建模精度，因為激活的實時系統(tǒng)是在實際的硬件下監(jiān)測的。

性能驗證—您可以在設(shè)計過程的每一步，通過監(jiān)測和可視化您的實際設(shè)計來驗證性能結(jié)果。

深入分析—SDK性能分析工具允許更深入的分析，因此您可以更加輕松的評估系統(tǒng)級設(shè)計方案和衡量設(shè)計“改進”帶來的影響。（每個經(jīng)驗豐富的設(shè)計團隊已經(jīng)認(rèn)識到哪怕是一個系統(tǒng)級“改進”或者軟件的改變都會導(dǎo)致性能問題，這個工具幫助您快速捕捉和解決這些問題）

實現(xiàn)這樣端到端的性能分析流程，具有如下多重好處：

減少了設(shè)計風(fēng)險—通過基于SPM的建模實現(xiàn)期望的延遲和吞吐量可以提供更強的保證，最終的設(shè)計將會取得相同的期望性能。

設(shè)計上的改進—使用SDK的SPM運行流量場景，能夠為系統(tǒng)性能提供有價值的見解（例如，延遲）。

情景假設(shè)—SPM是一個高度可配置的模型，所以您可 以使用它來試驗不同的功能、特性和體系結(jié)構(gòu)。