EDA设计软件开发趋势

 

“ESL 综合”需要更明确的定义
 
Synplicity营销高级副总裁Andrew Haines

过去几年来，对于电子系统层级 (ESL) 综合技术既有正面报道，也有负面报道。近期，一篇题为“ESL 的含义引发混淆与争论”的文章使人们认识到这样一个问题：“ESL 综合”到底有没有一种明确的定义，能让我们确信 ESL 综合是一种可行的设计技术，或者用于评估某款所谓的 ESL 综合工具是否真的能够完成综合工作？凭借我个人在电子设计自动化 (EDA) 方面的工作经验，关于 ESL 综合的定义，我对厂商的建议是：此定义应该突出 ESL 综合与其他 ESL 设计工作相比的独到之处。

首先，从本质来说，综合是从一种抽象层级转变为另一种抽象层级，同时保持功能不变。逻辑综合是从 RTL 到逻辑门的转变；而物理综合则是从 RTL 到逻辑门及布局的转变。因此，ESL 综合是从 ESL 描述语言到 RTL 等抽象较低的实施方案的转变。就 ESL 综合的定义而言，选择哪种描述语言并不重要，因为通过在初始化阶段根据不同应用支持多种 ESL语言的方式，用户群最终均能解决这一问题。重要的是，ESL 综合应将设计转变为抽象较低但功能相当的实施方案。

其次，某种技术被定义为综合技术，就必然与其他形式的转变存在根本区别。例如，原理图输入 (schematic capture) 很显然是一种涉及多种抽象层级的转变，而综合则不是。综合与原理图输入定义的独特区别在于香蕉曲线，也就是说，综合的结果不是面积与时序关系图上的一个点，而是一条曲线，表示所有综合结果均保持相当的功能，但时序与面积不同。因此，根据面积与时序关系自动定义一系列功能相当的解决方案必须作为 ESL 综合定义的一部分。此外，如果在 Google 上搜索“香蕉曲线”，您会惊奇地发现大多数都是特指逻辑综合的，且都是来源于 EDA 厂商发表的文章或学术研究报告。

我们已经认识到，真正的 DSP 综合需要从算法发展到优化的 RTL，市场中已有能够满足上述要求的相关 ESL 综合技术。这确实是 ESL 综合技术的进步。不过，客户必须始终认识到，有的所谓“ESL 综合”工具实际只能根据算法描述创建参数化的 RTL 模型，这种产品不能实现自动化，也无法形成“香蕉曲线”，且对提高工作效率的作用也非常有限。定义本身不会改善 ESL 设计，即便如此，我们也应当在早期为其下一个明确的定义，以便设计小组了解 ESL 的真正进步与不足。

MAGMA在需求的挑战中寻找机遇
    作为一家提供深亚微米芯片EDA设计软件的公司，Magma开发软件所惠及的产品几乎触及每个享受生活的人——从手机、游戏机、便携播放设备到家用娱乐和通信网络。如果说要总结Magma公司近几年的发展趋势，凭借出色的业绩多次获选全球最佳小公司行列足以说明该公司的前景如火山喷发的岩浆（magma）般炙手可热。
     芯片正不断向复杂化和多功能化发展，低功耗和高速是芯片设计的最主要趋势，这些正是Magma的强项。消费者需要新功能加入到芯片中，而生产者要求成本不断降低，新的独特的高要求在芯片设计领域引发新的挑战。90纳米以下的芯片设计与前端市场是当今EDA设计的主流，65纳米设计正在逐渐成熟，从90纳米到65纳米的芯片设计改变并不大，更多的变化将出现在电路模拟、可制造性设计和萃取等工艺上。
    90纳米以下的芯片设计与前端市场是Magma专注的领域，技术上的优势给了Magma占领市场的广阔机会。缩短设计时间、减少功耗、提高产品性能、增加设计团队生产力以及减少制造成本是众多芯片厂商对设计软件不断增加的苛求，而这些苛求恰恰给了Magma新的机遇。比如，针对复合芯片设计的要求——不同水平的确认，更高的频率、增强电路密度和低电压碰撞噪声免疫性，不同的数字和模拟设计方法在芯片验证中预防中断，多重模拟器会引入相关错误从而掩饰设计问题等，Magma的产品能够提供在芯片生态系统中的统一电路模拟环境，从而节省开发时间，简化开发过程并提高设计效率。
    Magma的另一个优势在于出色的数据库建设，基于一个核心数据库并不断地引入新技术进行扩充让Magma的软件适用范围更广，同时缩短设计投放到市场的时间。数据库的广阔性和兼容性是设计软件矛盾所在，Magma的解决方法是引进新生技术进行消化而非直接引进成熟技术从而确保数据库既无兼容性问题又能提供最新的功能。FineSim SPICE软件可以大大缩短基准测试时间，对于大规模模拟设计可以让设计与测试更紧密地结合在一起。
    对于中国市场，仅仅在手机制造领域，中国已经占据世界出货量的15%，但未来至少还有1倍的市场增长潜力，所以中国是EDA增长的热点地区，也是公司的重点开拓市场，中国的EDA正在向深亚微米方向发展，而这正是向Magma的优势领域发展，芯片尺寸越小，Magma的市场空间就越大，机遇也越大。






Mentor Graphics推出新一代45纳米工艺的OPC技术
 

低k1光刻（Photolithography）工艺提高了RET（Resolution Enhancement Technology）在纳米设计中的应用复杂度。在45纳米，更多的复杂模式、工艺的窗口修正（window correction）、以及验证需求增加了计算负担。在双重压力下，45纳米工艺需要更加先进的光刻工具。

明导电子科技（Mentor Graphics）日前继Calibre OPCverify工具之后，又推出新一代的光学接近效应修正技术（OPC）解决方案Calibre nmOPC。Mentor Graphics设计与制造部门总经理Joe Sawicki告诉记者，Calibre nmOPC的几项创新包括高密度模拟（Dense Simulation）,优化了OPC的工艺窗口，采用硬件加速的综合计算平台（Cell Broadband Engine处理器）等等都是用来应对45纳米工艺下新的光刻需求。由于工艺变异可能对芯片良率产生极大影响，这种现象在光刻工艺中尤其明显。为了提高良率，Calibre nmOPC的高密度模拟能力可以提供100%的模拟覆盖整个掩膜，而窗口修正的优化算法可以确保硅图案化（Silicon-patterning）的成功。同时Mentor Graphics还携手Mercury Computer Systems共同开发基于高性能Cell BE处理器的标准多核高速计算机集群，Cell BE处理器提高了Calibre nmOPC的图像处理4-10倍的速度。
Joe Sawicki表示结合OPC验证工具Calibre OPCverify，Calibre nmOPC将把计算光刻技术带进一个新的时代——更高的模拟精度，更优化的性能和更低的成本。
 

Mercury的Cell 芯片



嵌入式操作系统

让Linux更强势
——访风河产品总监兼开放源代码推动者Glenn Seiler
 

2006年底，风河（Wind River）在中国的嵌入式软件业掀起了一场不小的旋风，这就是它们在深圳、北京和上海三地巡回举办的“2006 Wind River 开发者区域大会”。北京站期间，本刊访问了风河系统公司产品总监Glenn Seiler先生。Glenn在操作系统和开放源行业方面有超过20年的经验，是开放源代码开发实验室（OSDL）电信级Linux的指导主席，也是通信平台行业联盟(CPTA)和SCOPE联盟的积极参与者。

推动开放源行业发展

问：您在OSDL电信级Linux组织中的主要任务是什么？
答：开放源代码实验室有很多组织，作为电信级Linux的指导主席，我的重要任务是了解Carrier-Grade Linux的需求，并与Motorola、Intel等业内重要的企业进行持续性的交流，以便推动电信级Linux的发展。同时还要与其他协会交流，例如SCOPE联盟(是电信的另一个组织)。我们的目的是对电信级Linux形成一致性的规范。

问：贵公司的开放源代码战略是什么？
答：我们采用VxWorks和Linux双操作系统战略。在这两个操作系统环境中，我们都是开放源代码的，但是具体做法有所不同。
对于VxWorks操作系统环境，我们的源代码是开放给我们的签约客户，而不是把源代码放到网上开放给所有的人随意下载。这种方式的源代码开放，其实早在Linux盛行之前，我们就是这样做的。而对于Linux，我们则完全遵从开放源代码社区的规范，并且积极作出其他贡献。例如，风河对Linux、Eclipse等开放源代码社区都有很多源代码的捐赠。
总之，无论是哪一种操作系统环境，风河都会注意维护和支持开放源代码的标准化。特别是对Linux，标准化的意义更重大。例如Eclipse通常面向的行业不同，如果每家厂商都有些修改，就不利于工具之间的互相兼容。为此，风河特别向Eclipse捐赠了超过30万行的代码，以此来促进业界在更统一的平台下工作。但开放并不意味着失去个性化，在标准规范之外也是可以加一些东西，例如插件、工具有自己的独特之处。


提供真正的商业级软件

问：风河OS（操作系统）是商业级的，如何定位？
答：近年来，Linux平台以其低廉的获取成本和丰富、广泛的开放源码资源而对设备软件开发者充满了吸引力，但也正是这些特质给Linux平台和工具的维护和开发效率带来了极大的困扰，因为网上有非常丰富多样的内容选择，究竟把那些东西拿下来，又怎样整合起来，这些都是有特别讲究的。
风河利用自己20多年积累的经验，从30多个Linux社区选取精华，并且逐一验证它们是否相互协调工作，同时还增加了300多个补丁，最后进行了统一的集成、测试和认证，才拿出稳定可靠的OS。因此，用户不用担心Wind River的Linux是否能够可靠地工作，从而可把主要精力集中在应用程序的开发上。

问：很多公司都自己维护Linux（In-House Linux），这与商用级Linux的差别有多大？
答：商业化产品不是一句普通的话，这取决于在项目开发的规模多大，项目复杂度如何。我们有个基本分析，工具部分采用了风河Linux，效率可提高20%~30%。客户反馈表明，普遍可以缩短6个月的研发时间。

问：您在自己的博客网站上指出：Red Hat不是运营商级别的OS。OS如何达到运营商级别？
答：只要看看是否符合CGL(Carrier-Grade Linux)规范。Red Hat没有注册并测试其OS符合这个规范。从Red Hat提供的OS来看，也不具备CGL规范的要求。例如硬件接口功能函数不具备，还有OS的加固能力，运行过程中内存不够如何报警、Reset、Reboot等等，这些都是CGL所要求的特性。

DSO将为Linux增值

问：风河公司已经倡导DSO（设备软件优化）战略很多年了。如今，风河的Linux在DSO战略中的地位是怎样的？
答： DSO是一套帮助电子制造厂商快速开发设备软件并提升可靠性的工具和方法，同时可以让这些软件的开发成本大幅度降低。可以说DSO是战略层次的，是指导思路，强调灵活性、软件重用性和一致性等。而Liunx是个具体的软件平台。风河的战略是：在DSO基础上不仅使用Linux，还有其他很多附加增值的产品。

问：到目前为止，基于VxWorks已经有7种平台，而基于Linux只有3种。风河还会继续推出基于Linux的平台？
答：Linux可以用在消费、汽车娱乐，例如手机、机顶盒等应用。VxWorks则有面向航空/航天、安全、军工等领域的。他们都经过了严格的认证。在Linux上提供什么样的行业平台，我们会根据市场和应用的需要来决定。而且，这个决策是与VxWorks平台通盘考虑的，我们不会厚此薄彼。

问：谈谈您对Linux未来趋势的展望？
答：我非常有信心。从行业的角度看，消费电子行业发展势头很猛，这显然会大大促进Linux繁荣。从技术角度看，越来越多的构件（component）技术会融进来，例如图形、数字视频方面。很多来自服务器与桌面系统，嵌入式系统更多地融进来。在这种情况下，就更需要采用DSO的方法，从整个企业的层次上来规划和部署设备软件的开发工具，而不是仅仅针对各个项目来选择设备软件平台。



开源软件推动嵌入式实时系统
RTLinux/GPL内核的设计者和维护者，嵌入式 Linux专家Nicholas Mc Guire教授（奥地利）
Linux是当前非常流行的操作系统，在嵌入式系统中也占有重要的位置。虽然Linux采用了许多技术来提高系统的运行和反映速度，但它在本质上并不是一个实时操作系统，应用在嵌入式环境时必然会碰到内核不可抢占、进程调度、时钟等诸多问题。但是Linux本身的优势决定了Linux经过改造后仍然适合嵌入式环境，将Linux经过改造，使其能运行于嵌入式系统，是目前操作系统领域中的一个研究热点。RTLinux就是Linux实时改造非常成功的一例。
RTLinux是源代码开放的具有硬实时特性的多任务操作系统，它对Linux内核进行改造，通过在Linux内核与硬件中断之间增加一个精巧的可抢占的实时内核，把标准的Linux内核作为实时内核的一个进程与用户进程一起调度，标准的Linux内核的优先级最低，可以被实时进程抢断，只有当没有可运行的实时任务时，Linux内核才被调度，实现了双内核的工作环境。
目前中国的兰州大学和西班牙的瓦伦西亚大学正在开发全新 4.0版本的RTLinux。在基于双内核的3.2版本中，RTLinux内核与Linux内核在同一地址空间运行，而新版本中RTLinux内核拥有独立的地址空间，开发和调试过程中的稳定性会显著提升。新版本的RTLinux预计07年3月面世。