IPGen: un framework per la IPGen: un framework per la generazione automatica di generazione automatica di

IP-Core per FPGAIP-Core per FPGA

Relatore: Prof. Donatella SCIUTOCorrelatore: Ing. Marco D. SANTAMBROGIO

Tesi di Laurea di:

Matteo MurgidaAlessandro

Panella

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SommarioSommario

Obiettivi e motivazioniDal core all’IP-CoreIPGen nel flusso di CaronteApprocci precedentiInfrastrutture di comunicazioneStruttura dell’IP-Core generatoStruttura del framework e flusso operativoConvenzioni di utilizzoRisultati sperimentaliConclusioni e sviluppi futuri

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Obiettivi e motivazioniObiettivi e motivazioni

OBIETTIVO GENERALERealizzare un programma in grado di generare automaticamente IP-Core partendo da core forniti in input dall’utente.

OBIETTIVI SPECIFICISupporto a CoreConnect OPB;supporto a Wishbone.

MOTIVAZIONIRidurre il tempo di sviluppo di componenti hardware per architetture modulari;generare istantaneamente i moduli riconfigurabili nel flusso di Caronte;incrementare il riuso dei core.

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Dal core all’IP-CoreDal core all’IP-Core

L’interfacciamento avviene “incapsulando” il core all’interno di una struttura contenente:

l’interfaccia di comunicazione;il supporto a tale interfaccia.

Il risultato viene chiamato IP-Core.

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IPGen nel flusso di CaronteIPGen nel flusso di Caronte

Caronte permette di creare sistemi dinamicamente riconfigurabili partendo da specifiche di alto livello.IPGen si colloca nella fase di generazione di HW-SSP del flusso di Caronte.

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Approcci precedentiApprocci precedenti

OCP SocketPropone un nuovo standard

Descritto dettagliatamenteOrganizzazione consolidata

Bus WrapperDifficile da utilizzare

Interface Adaptor LogicPropone un nuovo standard

Più leggero di OCP

Progetto abbandonato

EDK Create/Import Peripheral Wizard

Serve per importare IP-Core in EDK connessi a OPB o PLB

Genera i file MHS e PAO

Fornisce il template da “riempire”

Impulse CoDeveloperSintesi di sistemi partendo da specifiche di alto livello

Supporto per molti bus

Si conoscono a priori le porte dei core da interfacciare

OCP SocketPropone un nuovo standard

Descritto dettagliatamenteOrganizzazione consolidata

Bus WrapperDifficile da utilizzare

Interface Adaptor LogicPropone un nuovo standard

Più leggero di OCP

Progetto abbandonato

EDK Create/Import Peripheral Wizard

Serve per importare IP-Core in EDK connessi a OPB o PLB

Genera i file MHS e PAO

Fornisce il template da “riempire”

Impulse CoDeveloperSintesi di sistemi partendo da specifiche di alto livello

Supporto per molti bus

Si conoscono a priori le porte dei core da interfacciare

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Infrastrutture di Infrastrutture di comunicazionecomunicazione

IPGen supporta due tipi di bus:CoreConnect OPB, mediante due interfacce:

PSelectIPIF

Wishbone, non necessita di alcuna interfaccia da istanziare.

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Struttura dell’IP-Core generatoStruttura dell’IP-Core generato

In generale tre livelli logici:Core: funzionalità fornita dall’utenteStub: logica di comunicazione tra core e interfacciaIP-Core: top level della struttura

Nel caso Wishbone struttura degenere:Lo stub coincide con l’IP-Core

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Struttura del framework e flusso operativo Struttura del framework e flusso operativo (1)(1)

Due classi principali: READER e WRITERUna classe di supporto: CLEANER

READER: riceve in input il core;ottiene una stringa contenente l’entity del core pulita dai commenti; esegue un parsing della stringa;crea le liste dei segnali di I/O e dei generic.

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Struttura del framework e flusso operativo Struttura del framework e flusso operativo (2)(2)

WRITER:

pulisce il core dai valori di default dei generic;

riceve dal reader le liste dei signali di I/O e dei generic;

crea le descrizioni VHDL dello stub e dell’IP-Core.

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Convenzioni di utilizzoConvenzioni di utilizzo

Principio fondamentale: il core non deve contenere alcun riferimento alla logica di comunicazione. La non osservanza di ciò implica:

inutili e dannose ridondanze nell’IP-Core generato;non riusabilità del core.

Requisiti pratici: convenzioni di nomenclatura necessarie affinché IPGen riconosca segnali standard:

i segnali di Clock, di Interrupt e di Reset vanno denominati rispettivamente clk, intr e reset;

sono supportati solamente segnali di tipo std_logic e std_logic_vector.

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Risultati sperimentali (1)Risultati sperimentali (1)

Due parametri: occupazione e tempo di esecuzione

L’occupazione della IPIF non mostra correlazioni con la dimensione dell’IP-Core;l’occupazione relativa diminuisce al crescere delle dimensioni del core;il tempo di esecuzione è sostanzialmente costante.

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Risultati sperimentali (2)Risultati sperimentali (2)

Utilizzo di “DUMMY CORE”core “vuoti” atti a testare le prestazioni di IPGen in particolari situazioni;RISULTATI SIGNIFICATIVI: occupazione dello stub e tempo di esecuzione aumentano all’aumentare di:

numero di porte del core;dimensioni delle porte, soprattutto in ingresso.

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Conclusioni e sviluppi futuriConclusioni e sviluppi futuri

Conclusioni:il framework funziona correttamente;prestazioni soddisfacenti;consistente risparmio di tempo in fase di progettazione;Fast IP-Core Generation in a Partial Dynamic Reconfiguration Workflow, VLSI-SoC 2006

Sviluppi futuri:rendere robusta e flessibile la versione attuale del tool;espandere ad altre interfacce e bus;supporto per IP-Core di tipo master;integrare il tool nel flusso di Earendil;GUI.

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FINE PRESENTAZIONEDomande?