采用多内核无线虚拟系统原型的系统级调试

　　在内核芯片制造前传统的验证与调试方法依赖于指令集仿真器(ISS)模型。不幸的是，ISS模型速度太慢，并且时序精度无法达到与系统硬件部分的RTL模型交互所需的要求。本文将提供一种采用虚拟系统原型实现系统级的多内核系统调试方法，该方法允许在PC机上实时执行一个完整系统的周期精确仿真，而且执行速度比基于ISS的仿真要快得多。

　　开发一个复杂的多内核无线系统无疑是个艰巨的挑战，特别是当内核包含有高性能处理器和先进的数字信号处理器(DSP) 时更是如此。等待硬件原型实现是不能令人接受的：关键的软硬件折衷应该在芯片制造之前尽早地完成。在内核芯片制造前传统的验证与调试方法依赖于指令集仿真器(ISS)模型。不幸的是，ISS模型速度太慢，并且时序精度无法达到与系统硬件部分的RTL模型交互所需的要求。

　　在多内核环境中问题更加严重，因为单个独立的模拟器工具在调试模式下通常都缺少同步机制。结果是有些软件开发和软硬件集成工作必须等到无线硬件原型实现后才能开始。在昂贵、数量又少的硬件原型基础上进行开发和调试常常导致项目进度的延迟，并会增加芯片返工的风险。

　　图1：不同模型的速度和精度。

　　本文将提供一种采用虚拟系统原型实现系统级的多内核系统调试方法，该方法允许在PC机上实时执行一个完整系统的周期精确仿真，而且执行速度比基于ISS的仿真要快得多。该方法支持完整的系统级单步调试操作，其调试模式下的时序精度水平完全可以匹配实际设备指标。另外，由于虚拟系统原型能让开发人员在多系统环境下快速精确地调试，因此给开发工作带来了极大的便利。下文讨论的包含二个ARM处理器和一个StarCore DSP的多内核无线系统实例证明了该方法的有效性。

　　无线SoC实例

　　适合无线应用的一个实际多内核芯片整体架构采用了通用CPU和专用DSP内核来达到并行和专用处理的目的。另外该芯片还包含了用于片外通信的多层存储器系统和多个外围器件。

　　这 个特殊芯片包含2个ARM926E CPU内核，每个内核拥有独立的指令和数据缓存。其中一个ARM处理器运行Linux操作系统，并提供虚拟机、图形化环境和消息等多个普通服务。另外一个 ARM926E与DSP内核联系紧密，主要用于处理整个系统的通信和控制，需要时也能用于执行特殊任务和应用进程。拥有2个CPU可以完全实时地处理各种业务，从而满足无线设备的各项关键要求。

　　作为2个ARM内核的重要补充，StarCore SC1200处理器可以加速多媒体数据处理，执行无线调制解调器的处理任务以及其它DSP任务。这块内核内置有2个独立的执行单元，每个单元都可以执行乘法累加(MAC)以及其它信号处理算法中常用的算术操作。DSP设计用于提供大部分的语音数据处理以及MP3、MPEG-4和H.264等多媒体数据解码服务。