嵌入式系統的多樣化格式論文
引 言：全系統仿真是指在宿主機的操作系統上運行一個模擬硬件的程序來仿真目標硬件，在其上可以運行真實的軟件棧(包括操作系統和應用程序)。現有的仿真工具大多是基于單機架構的，在使用上，它們往往存在著配置復雜、對機器CPU、內存等配置要求較高，軟/硬件邏輯改動無法同步等不足。為此，我們考慮到了嵌人式系統軟/硬件開發人員位于分布式環境的特點，設計了一種基于B/s架構的分布式仿真平臺。分布式的架構解決了上述單機架構的不足，此外它通過開發人員對子模塊軟硬件邏輯的局部更新，實現對系統全局仿真模型自動和增量式的更新。我們基于開源嵌入式全系統仿真工具SimSoCCaa實現了該仿真平臺。
同時，我們的工程經驗也闡釋了將單機架構的仿真工具改成了分布式架構的一般規律。本文首先討論了嵌入式仿真工具從單機架構改成分布式帶來的優點，然后給出了一種基于B/S架構的仿真平臺的設計與實現。最后通過兩個典型的場景說明了該平臺的應用。
1 從單機架構到分布式在這一部分，我們將比較分布式的仿真平臺和基于單機的仿真平臺，討論分布式架構可能帶來的優點。
考慮這樣一種基于B/S架構的分布式仿真平臺：軟硬件開發人員位于分布式的環境中，即在不同的地方，使用不同的機器進行開發工作。開發者通過仿真平臺的Browser端提交軟硬件邏輯、提交仿真任務。仿真平臺的Server端負責構建仿真模型，進行仿真計算。如圖1所示。這樣的一種分布式架構，相比基于單機的仿真工具，會帶來一些顯而易見的好處：①無需在本地搭建仿真環境，通過瀏覽器即可使用;② 將非常消耗計算資源的仿真計算從本地機器轉移到了Server端;③開發者對軟硬件邏輯的改動通過提交到Server可以及時反映給其他開發者;④對通常是命令行界面、較難上手的仿真工具進行了封裝，只將有用的功能通過Browser端的GUI暴露給使用者。
此外，相較于單機架構，分布式架構提供了更方便的構建仿真模型的方法。在使用基于單機架構的仿真工具時，最重要、也是工作量最大的任務是構建仿真模型。仿真模型的構建依賴于對于目標系統(尤其是軟硬件邏輯及其接口)有全面和深刻的理解。在一些規模較大、邏輯較為復雜的嵌入式開發項目中，單人很難做到理解整個系統。因此，在實際項目開發中，往往有專職的仿真人員。這些仿真人員獨立于軟硬件開發人員，他們需要在整個開發周期里同開發人員溝通，了解開發人員的開發進度，跟進并理解最新的軟硬件代碼，搭建/更新仿真模型，將仿真結果反饋給開發人員。仿真人員的存在毫無疑問會增加人力成本和溝通成本。
而在分布式的環境中，在待仿真系統完成了軟硬件功能劃分后，首先通過Browser端描述系統的架構。此后，在整個系統開發周期中，不同分工的軟/硬件開發者只需通過Browser端提交子模塊相應的代碼邏輯，進行局部仿真模型的構建與更新，與此同時，整個系統的仿真模型會進行自動地、增量式的更新。在嵌入式系統開發中，不同開發者的分工不同。除了軟硬件開發者之間的分工差異之外，不同的硬件開發人員可能分別負責FPGA硬件邏輯中不同的子模塊。在分布式的架構中，不要求有專人對整個系統有全局性的理解以構建仿真模型，每個人可以專注于他所負責的子模塊。
2 分布式仿真平臺設計與實現這個仿真平臺的重點是分布式框架，而非工具本身。因此在實現上，我們希望盡可能地集成現有的仿真工具，而非重新開發一個仿真工具。
我們選擇將開源全系統仿真工具SimSoC變成從單機架構變成分布式。本節將討論仿真平臺實現的技術細節。
2.1 B/S架構在實現上，我們決定使用FlexE來開發Browser端。
Flex是Adobe公司發布的基于Flash平臺開發富互聯網應用(rich internet applications，RIA)的技術。Browser端允許用戶通過GUI界面完成以下操作：編輯系統架構;提交/更新軟硬件邏輯;提交仿真任務，查看仿真結果。
Server端則起到了信息和控制中樞的作用。它負責：維護仿真資源庫;運行用戶提交的仿真任務;管理提交的軟硬件邏輯。
我們使用Java Servletlg 作為Browser端與Server端的中間層。Servlet由Tomcat服務器進行加載，運行在Server端，它可以將來自于Browser端的Http請求翻譯成對Sim—Soc的調用命令。Java Servlet的存在，使得Browser端同Server端的仿真工具解耦，當使用非SimSoC的其它仿真工具時，只需要在Java Servlet重新定義Http請求到仿真工具調用命令的映射即可。
2.2 配置系統架構用戶在使用Browser端配置系統架構時，并不需要從零開始搭建，而是可以復用一些預定義的仿真資源模塊。
由于我們使用SimSoC作為Server端的仿真工具，因此這些仿真模塊會分別對應SimSoC里一些已經實現的SystemC類。這些預定義的仿真模塊包括各種體系架構的嵌入式處理器，內存、總線、各種外設等。當Browser端初始化時，會從Server獲得一個描述仿真資源庫的XML文件。在該文件里，定義了各個模塊的描述、端口、屬性等信息。
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