在真實(shí)環(huán)境中

　　對(duì)于一些設(shè)計(jì)人員組織而言，我們的理想化實(shí)例不一定具有可行性。汽車、交通、民用航空等領(lǐng)域的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要面對(duì)ISO 26262或者DO 178B等標(biāo)準(zhǔn)，要求設(shè)計(jì)和測(cè)試臺(tái)中的每一單元都能夠追溯到需求文檔的控制單元。這些設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠找到設(shè)計(jì)中的哪一部分需要進(jìn)行測(cè)試，甚至進(jìn)行修改以符合需求的變化。他們可以指出哪些模塊需要在測(cè)試臺(tái)中進(jìn)行修改。這一開始就需要很大的投入。

　　但是在大部分實(shí)際設(shè)計(jì)中，很難實(shí)現(xiàn)形式需求的可追溯性。這種項(xiàng)目的可追溯性只存在于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成員的大腦中。即使最初的設(shè)計(jì)人員還能夠說出，是什么原因讓他以某種方式來實(shí)現(xiàn)某一模塊，但是，在有人向他提問之前，他可能已經(jīng)離開公司了，或者不在這一行業(yè)中了。我們不得不質(zhì)疑我們的理想場景怎樣應(yīng)用在這些真實(shí)環(huán)境中。

　　在一個(gè)平臺(tái)上

　　考慮設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)使用平臺(tái)設(shè)計(jì)的情況。平臺(tái)一般是由SoC供應(yīng)商提供的，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的擴(kuò)展，而Android是個(gè)明顯的例外。您要針對(duì)這一體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行的嘗試都含在規(guī)范中。概念非常簡單。建立您自己的需求，找到您不需要的部分平臺(tái)，不用它們（圖3 ）。然后，根據(jù)需要來優(yōu)化其他部分，以滿足參數(shù)約束。

　　圖3.去掉部分平臺(tái)，使平臺(tái)設(shè)計(jì)滿足特殊需求。

　　但是這一概念也面臨一些難題。首先，不一定有需求文檔。因此，團(tuán)隊(duì)不得不猜測(cè)平臺(tái)建立者的目的是什么，是否符合新需求。確定了不同點(diǎn)后，這就比較簡單了。例如，Android能夠適用于攝像機(jī)和麥克風(fēng)。如果您并不需要這些，就可以把這些功能去掉。

　　功能需求會(huì)更具挑戰(zhàn)性。您可能需要一臺(tái)攝像機(jī)來采集MPEG4視頻。但是，您還需要四個(gè)ARM內(nèi)核和一個(gè)DDR3 SDRAM接口嗎？用戶只是進(jìn)行網(wǎng)頁瀏覽，您還需要采集和壓縮視頻嗎？使用模型和功能需求的缺乏會(huì)迫使您進(jìn)行大量的系統(tǒng)級(jí)仿真，以發(fā)現(xiàn)哪些模塊實(shí)際參與了您需要支持的工作。

　　Schirrmeister觀察到，“您要明確新需求到底意味著什么。我曾處理過一個(gè)項(xiàng)目，其視頻處理器需要采用信箱格式。這聽起來只是簡單的增加輸出格式。我們一開始沒有認(rèn)識(shí)到的是系統(tǒng)的工作方式，信箱格式使我們只有很少的時(shí)間對(duì)每一幀進(jìn)行解碼，因此，這對(duì)設(shè)計(jì)其他部分的性能要求很高。實(shí)際情況是理解需求變化的含義?！?/p>

　　參數(shù)需求的挑戰(zhàn)性更大。您不得不在RTL上采用芯片模型運(yùn)行系統(tǒng)仿真，確定平臺(tái)能否滿足所需的規(guī)范要求。而且，幾個(gè)層面的仿真模型、精確的使用模型以及大量的測(cè)試臺(tái)都是實(shí)際設(shè)計(jì)平臺(tái)的關(guān)鍵組成。

　　修改上一次設(shè)計(jì)

　　從平臺(tái)開始進(jìn)行工作，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)只需要把模塊從平臺(tái)中取出并進(jìn)行優(yōu)化，就可以確定能夠滿足需求。但如果是從以前的設(shè)計(jì)開始工作，或者難度更大的是，采用第三方參考設(shè)計(jì)開始工作，情況又會(huì)怎樣呢？原理不變。但是在真實(shí)環(huán)境中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在現(xiàn)有設(shè)計(jì)上一般不會(huì)有跟蹤需求，也可能沒有良好的系統(tǒng)或者模塊級(jí)仿真模型，或者完全適用的測(cè)試臺(tái)。方法取決于技巧。

　　挑戰(zhàn)是從找到有哪些變化開始。Altera設(shè)計(jì)專家Stacy Martin認(rèn)為：“這一過程一般沒有什么順序而言。團(tuán)隊(duì)查看規(guī)范，找到特性或者接口的不足，然后，解決這些問題?！?/p>

　　現(xiàn)在要復(fù)雜一些。如果這些變化就含在現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)的功能范圍內(nèi)，那就可以進(jìn)行優(yōu)化。也可能會(huì)超出現(xiàn)有設(shè)計(jì)的范圍。或者，沒有可信的需求文檔時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)從系統(tǒng)級(jí)模型中正確的估算出性能，再次進(jìn)行仿真以找到現(xiàn)有設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)什么。實(shí)際上，團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)分析現(xiàn)有設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以便重新生成該設(shè)計(jì)的需求。沒有正確的使用模型和良好的測(cè)試臺(tái)，在開始任何重新設(shè)計(jì)之前，團(tuán)隊(duì)會(huì)有很大的投入花在理解需求上。

　　這是很大的挑戰(zhàn)。Martin說：“設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)嘗試盡可能多的重新使用設(shè)計(jì)。但是，您盡力嘗試重用后，發(fā)現(xiàn)有時(shí)候最好還是從頭開始設(shè)計(jì)?！?/p>

　　在真實(shí)環(huán)境中，實(shí)際上衍生設(shè)計(jì)有不同的方法。我們這里介紹的只是一小部分，這與設(shè)計(jì)人員找到需求變化的技巧有關(guān)。最初的設(shè)計(jì)人員在可重用性上的投入越大—— 在需求、行為、結(jié)構(gòu)和實(shí)施層面上維持正確的設(shè)計(jì)版本；鎖定使用模型；建立自適應(yīng)測(cè)試臺(tái)；這樣，真實(shí)環(huán)境衍生設(shè)計(jì)就越能夠接近其理想形式。

　　產(chǎn)品線工程

　　但真實(shí)環(huán)境總是在變化。目前，在軍事、航空航天以及交通系統(tǒng)等某些應(yīng)用中，需求可追溯性已經(jīng)成為合同條款。非常復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及高成本的一次性SoC設(shè)計(jì)投入也會(huì)有這種要求。在目前的很多行業(yè)中，成本和復(fù)雜度壓力改變了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和方法。

　　新機(jī)遇意味著新的芯片設(shè)計(jì)。但是，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)越來越多的傾向于不再進(jìn)行新設(shè)計(jì)。團(tuán)隊(duì)維持并繼續(xù)重新應(yīng)用系列知識(shí)產(chǎn)權(quán)內(nèi)核以及完整的測(cè)試臺(tái)，偶爾嘗試新的金屬掩模，很少使用全新的模板。對(duì)于每一設(shè)計(jì)是中心硬件/軟件IP衍生的應(yīng)用，實(shí)際上都是產(chǎn)品線工程。

　　是否成功取決于設(shè)計(jì)重用的自動(dòng)化。IP裝配程度也取決于能夠嚴(yán)格追溯需求的方法，跟蹤到測(cè)試臺(tái)模塊、硅片IP模塊，以及軟件模塊，很容易從以前的系統(tǒng)級(jí)行為模型轉(zhuǎn)到詳細(xì)的硅片仿真和軟件調(diào)試。這也是IBM的智能物理基礎(chǔ)設(shè)施副總裁Meg Selfe的觀點(diǎn)。

　　Selfe 說，產(chǎn)品線工程的基礎(chǔ)設(shè)施跨過了三個(gè)領(lǐng)域——工具、過程和最佳實(shí)踐。其中，令人吃驚的是，一般并不缺少工具。Selfe報(bào)告說：“我們通常和具有很多工具的組織一起工作。難點(diǎn)是，并不是通過一致的平臺(tái)來連接工具，因此，流程中有人工步驟。人工步驟導(dǎo)致出現(xiàn)中斷。”

　　Selfe強(qiáng)調(diào)說，從傳統(tǒng)的SoC設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向產(chǎn)品線工程時(shí)——不僅要考慮下一設(shè)計(jì)需求，還要考慮企業(yè)是怎樣運(yùn)轉(zhuǎn)的。Selfe建議，“確定在您的設(shè)計(jì)過程中要實(shí)現(xiàn)什么，找到原因，進(jìn)行糾正?！?/p>

　　她注意到，目前，可追溯設(shè)計(jì)流程最大的不足出現(xiàn)在需求和測(cè)試臺(tái)之間。今后，在早期系統(tǒng)建模文化中，系統(tǒng)模型與其測(cè)試臺(tái)之間的差異會(huì)越來越小。目標(biāo)應(yīng)用環(huán)境中完整的系統(tǒng)模型成為某一子系統(tǒng)詳細(xì)模型的測(cè)試臺(tái)。需求變化會(huì)與設(shè)計(jì)和測(cè)試臺(tái)中所有受影響的模塊相關(guān)聯(lián)。測(cè)試覆蓋標(biāo)準(zhǔn)會(huì)直接轉(zhuǎn)換成對(duì)設(shè)計(jì)需求覆蓋范圍的精確估算。設(shè)計(jì)會(huì)在自動(dòng)關(guān)注是否滿足需求變化上加大投入，而不是重新建立設(shè)計(jì)中沒有變化的部分，也不會(huì)復(fù)制IP中已有的功能。

　　作者：Altera公司總編輯Ron Wilson