As the silicon technology readily affords to embed large-scaled design in a single chip, verification of the chip designed becomes more critical. Since most chips construct a system together with other hardware components and cooper-ate with the hardware components, validation incorporating with the external hardware at the earlier stage of the design is the key to reduce the turn around time. To validate a design at the early stage, the algorithm model of the chip de-scribed at high level must be able to be co-emulated with real target hardware components.
In this thesis, an automatic interface insertion scheme for hardware emulation of algorithm models is proposed using the source-to-source translation mechanism. Interface between algorithm models and hardware is based on transaction-level so that emulation speed can keep up with real-time requirement that may be required in some applications. For the automation of interface insertion, we introduce I/O terminal model as interface model in the software where accesses to I/O terminals are linked to bus cycle transactions in hard-ware. Based on the I/O terminal model, we devised an automation tool that allows software modules described in C language to communicate with designated hardware through specified interfacing protocol. Code analysis techniques are used to identify I/O terminals and efficiently insert interface function calls in the source C code.
As an example of the real-world applications, which can be facilitated by real-time and in-system verification, we applied the scheme to two multimedia application: MP3 audio decoding and MPEG2 video decoding. An MP3 decoding algorithm written in C was used as the algorithm model while a commercial MP3 decoding chip, MAS3507, was used as interface specification of the chip to be emulated. The algorithm model is successfully executed in real time on a commercial MP3 player board. An artificial MPEG2 video decoder chip with flash memory interface, SRAM interface and NTSC interface was emulated using an MPEG2 video decoding program. During these experiments, interfacing algorithm model and hardware was established only by specifying the objects (variable or file) related to interface as I/O terminals.
실리콘 집적기술이 향상되어 단일 칩에 보다 복잡하고 많은 회로를 수용할 수 있게 됨에 따라 칩의 설계에서 검증이 가장 중요하게 되고 있다. 대부분의 칩들은 외부 하드웨어와 함께 시스템을 구성하며 그들과 함께 동작하기 때문에, 칩 설계시 좀 더 초기에 하드웨어와 함께 검증되는것이 설계 오류에 의한 턴어라운드 시간을 줄이는데 중요한 점이 된다. 설계를 초기에 하드웨어와 검증하기 위해서는 상위수준으로 기술된 알고리즘 모델을 실제 목적 하드웨어 구성원들과 에뮬레이션을 할 수 있어야 한다.
이 논문은 소스간 변환방법을 이용하여 알고리즘 모델의 하드웨어 에뮬레이션을 위한 인터페이스를 자동화 방법을 제안한다. 알고리즘 모델과 하드웨어의 인터페이스는 트랜젝션 수준에 기반을 두어 어플리케이션에서 요구할 수 있는 실시간 요구를 만족시키고자 하였다. 인터페이스의 자동 삽입을 위한 인터페이스 모델로서 "I/O terminal" 을 도입하였다. I/O terminal은 소프트웨어 개체로 그 개체로의 접근이 버스 사이클 트랜잭션과 연관되어 이들 사이의 변환을 설정하는 모델이다. I/O terminal 모델을 기반으로, C로 기술된 알고리즘 모델을 지정된 인터페이스 프로토콜을 사용하여 하드웨어와 교류할 수 있게 하는 자동화 툴을 개발하였다. 소스코드 해석 기술을 사용하여 C코드상에서 설정된 I/O terminal을 찾아내어 효과적으로 인터페이스 함수를 삽입하였다.
실시간, 시스템내 검증이 효과적으로 소용될 어플리케이션으로서 두 가지의 멀티미디어 어플리케이션, MP3 음성 디코딩과 MPEG2 영상 디코딩에 적용하였다. C로 기술된 MP3 디코딩 프로그램을 알고리즘 모델로, 상용 칩인 MAS3507D를 인터페이스 스펙으로 각각 사용하여 MP3 디코딩 칩을 에뮬레이션 하였다. 해당 알고리즘 모델이 실제 상용 MP3 플레이어 시스템에서 실시간으로 성공적으로 수행됨을 확인 하였다. 또한 플레시메모리 인터페이스, SRAM 인터페이스, NTSC인터페이스를 갖는 가상적인 MPEG2 영상 디코딩 칩을 MPEG2 영상 디코딩 프로그램을 사용하여 에뮬레이션을 수행하였다. 이들 에뮬레이션에서 기존 알고리즘 모델의 인터페이스 관련된 개체(변수 혹은 화일)들을 I/O terminal로 지정함으로서 인터페이스를 자동화 하는데 성공하였다.
