mireabulletinRussian Technological JournalRussian Technological Journal2782-32102500-316XRTU MIREA10.32362/2500-316X-2020-8-4-79-95mireabulletin-235Research ArticleМАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕMATHEMATICAL MODELINGПроектирование электронных систем с использованием SystemC и SystemC–AMSDesigning Electronic Systems Using SystemC and SystemC–AMShttps://orcid.org/0000-0001-8291-6052АлехинВ. А.AlekhinV. A.

Алехин Владимир Александрович, доктор технических наук, профессор кафедры вычислительной техники Института информационных технологий. ResearcherID: B-4747-2016

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78

Vladimir A. Alekhin, Dr. Sci. (Engineering), Professor, Department of Computing Engineering, Institute of Information Technologies. ResearcherID B-4747-2016

78, Vernadskogo pr., Moscow 119454

alekhin@mirea.ruМИРЭА – Российский технологический университетРоссияMIREA - Russian Technological UniversityRussian Federation202006082020847995Copyright © Алехин В.А., 20202020Алехин В.А.Alekhin V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/235

Современные тенденции в проектировании электронных систем и устройств заключаются в применении встраиваемых систем на основе «систем на кристалле» (System-on-Chip (SoC)) или (СБИС СнК). В работе рассмотрены особенности проектирования электронных систем на кристалле с использованием языка проектирования и верификации SystemC. Для совместного проектирования и моделирования аппаратно-программного обеспечения цифровых систем представлены и обсуждаются семь уровней моделирования: исполняемая спецификация, отключенная функциональная модель, временная функциональная модель, модель на уровне транзакций, поведенческая аппаратная модель, точная аппаратная модель, модель регистровых передач. Изложена методология проектирования SystemC с функциональной проверкой, сокращающая сроки разработки. Показаны архитектура языка SystemC и его главные компоненты.

Рассмотрено расширение SystemC–AMS для аналоговых и смешанных аналого-цифровых сигналов и варианты его использования в проектировании электронных систем. Обсуждаются модели вычислений: временной поток данных (TDF), линейный поток сигналов (LSF) и электрические линейные сети (ELN). Представлена архитектура стандарта языка SystemC–AMS и приведены примеры его применения.

Показано, что языки проектирования SystemC и SystemC–AMS широко применяются ведущими разработчиками систем автоматизированного проектирования электронных устройств.

Current trends in the design of electronic systems is the use of embedded systems based on systems on a chip (System-on-Chip (SoC)) or (VLSI SoC). The paper discusses the design features of electronic systems on a chip using the SystemC design and verification language. For the joint design and simulation of digital systems hardware and software, seven modeling levels are presented and discussed: executable specification, disabled functional model, temporary functional model, transaction-level model, behavioral hardware model, accurate hardware model, register transfer model. The SystemC design methodology with functional verification is presented, which reduces development time.

The architecture of the SystemC language and its main components are shown. The expansion of SystemC–AMS for analog and mixed analog-digital signals and its use cases in the design of electronic systems are considered. Computing models are discussed: temporary data stream (TDF), linear signal stream (LSF) and electric linear networks (ELN). The architecture of the SystemC–AMS language standard is shown and examples of its application are given. It is shown that the design languages SystemC and SystemC–AMS are widely used by leading developers of computer-aided design systems for electronic devices.

системы на кристаллепроектирование электронных системмоделированиеSystemCSystemC–AMSsystems on a chipdesign of electronic systemsmodelingSystemCSystemC–AMSReferencesАлехин В.А. SystemC. Моделирование электронных систем. Учебное пособие для вузов. М.: Горячая линия – Телеком, 2018. 320 с.Alekhin V.A. Modelirovanie jelektronnyh sistem: uchebn. posobie dlya VUZov (SystemC. Modeling of electronic systems). Moscow: Hotline – Telecom; 2018. 320 p. (in Russ.).Алехин В.А., Быков И.А. Применение SystemC для проектирования электронных систем. Cборник трудов Международной научно-практической конференции «Наука, образование, общество». Тамбов, 31 марта 2018. С. 7-11.Alekhin V.A., Bykov I.A. Application SystemC for the design of electronic systems. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference "Science, Education, Society". Tambov, March 31, 2018. P. 7-11 (in Russ.).Devalapalli S. Development of SystemC Modules from HDL for System-on-Chip Applications. Master's Thesis, University of Tennessee, 2004. URL: http://trace.tennessee.edu/utk_gradthes/2119Devalapalli S. Development of SystemC Modules from HDL for System-on-Chip Applications. Masterʼs Thesis, University of Tennessee, 2004. URL: http://trace.tennessee.edu/utk_gradthes/2119Functional specification for SystemC 2.0. April 5, 2002. [Электронный реcурс]. http://www.systemc.orgFunctional specification for SystemC 2.0. April 5, 2002. [Electronic resource]. http://www.systemc.orgTechnical Tutorial: "SystemC Design and Verification – Solidifying the Abstraction Above RTL". Feb. 2, 2017. [Электронный ресурс]. http://videos.accellera.org/systemc2017/Technical Tutorial: "SystemC Design and Verification – Solidifying the Abstraction Above RTL". Feb. 2, 2017. [Electronic resource]. http://videos.accellera.org/systemc2017/Ma A., Zacharda A. SystemC. Utilizing SystemC for Design and Verification. USA: Mentor Grapfics, 2005. p. 33.Ma A., Zacharda A. SystemC. Utilizing SystemC for Design and Verification. USA: Mentor Grapfics. 2005. 33 p.Requirements specification for SystemC Analog Mixed Signal (AMS) extensions. Version 2.1. March 8, 2010. [Электронный ресурс]. http://www.systemc.orgRequirements specification for SystemC Analog Mixed Signal (AMS) extensions. Version 2.1. March 8, 2010. [Electronic resource]. http://www.systemc.orgBanerjee A., Sur B. SystemC and SystemC – AMS in Practice. SystemC 2.3, 2.2 and SystemC – AMS 1.0. New York, Dordrecht, London: Springer Cham Heidelberg; 2014. 462 p.Banerjee A., Sur B. SystemC and SystemC – AMS in Practice. SystemC 2.3, 2.2 and SystemC – AMS 1.0. New York, Dordrecht, London: Springer Cham Heidelberg; 2014. 462 p.OSCI TLM-2.0 Language reference manual. Software version: TLM 2.0.1 Document version: JA32.: Open SystemC Initiative (OSCI). 2009. 194. p.OSCI TLM-2.0 Language reference manual. Software version: TLM 2.0.1 Document version: JA32.: Open SystemC Initiative (OSCI). 2009. 194 p.Aynsley J. Getting Started with TLM-2.0: Doulos.Ltd., 2017. [Электронный ресурс]. https://www.doulos.com/knowhow/systemc/tlm2/tutorial__1/Aynsley J. Getting Started with TLM-2.0: Doulos.Ltd., 2017. [Electronic resource]. URL: https://www.doulos.com/knowhow/systemc/tlm2/tutorial__1/Grotker Th., Liao S., Martin G., Swan S. System Design with SystemC. New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow: Kluwer Academic Publishers; 2002. 236 p.Grotker Th., Liao S., Martin G., Swan S. System Design with SystemC. New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow: Kluwer Academic Publishers; 2002. 236 p.Kalo G. Functional Verification with SystemC. Magnus Ljung, Integrated Systems Scandinavia AB. Christer Albinsson, KTH Syd. 2006. 29 p.Kalo G. Functional Verification with SystemC. Magnus Ljung, Integrated Systems Scandinavia AB. Christer Albinsson, KTH Syd. 2006. 29 p.Yuan Wen and Hani Mohamed Khalil. SystemC-based electronic system level design methodology for SoC design-space exploration. In: Advances In Microelectronics. Penerbit UTM, Skudai, Johor Bahru, 2008. P. 9-34.Yuan Wen and Hani Mohamed Khalil. SystemC-based electronic system level design methodology for SoC design-space exploration. In: Advances In Microelectronics. Penerbit UTM, Skudai, Johor Bahru, 2008. P. 9-34.Black D. C., Donovan J., Bunton B., Keist A. SystemC: From the Ground Up. Second Edition. New York, Dordrecht, Heidelberg, London: Springer; 2010. 291 p.Black D. C., Donovan J., Bunton B., Keist A. SystemC: From the Ground Up. Second Edition. New York, Dordrecht, Heidelberg, London: Springer; 2010. 291 p.Describing Synthesizabl RTL in SystemC. Printed in the U.S.A.: Synopsys, Inc., 2001. 116 p.Describing Synthesizabl RTL in SystemC. Printed in the U.S.A.: Synopsys, Inc., 2001. 116 p.Bhasker J. A SystemC Primer. USA: Star Galaxy Publishing; 2002. 283 p.Bhasker J. A SystemC Primer. USA: Star Galaxy Publishing; 2002. 283 p.Standard SystemC – AMS extensions Language Reference Manual. Open SystemC Initiative (OSCI). 2010. 152 p. [Электронный ресурс]. http://www.systemc.orgStandard SystemC – AMS extensions Language Reference Manual. Open SystemC Initiative (OSCI). 2010. 152 p. [Electronic resource]. http://www.systemc.orgRequirements specification for SystemC Analog Mixed Signal (AMS) extensions Version 2.1. Open SystemC Initiative (OSCI). March 8, 2010. 27 p. [Электронный ресурс]. http://www.systemc.orgRequirements specification for SystemC Analog Mixed Signal (AMS) extensions Version 2.1. Open SystemC Initiative (OSCI). March 8, 2010. 27 p. [Electronic resource]. http://www.systemc.orgSystemC – AMS extensions User’s Guide. Open SystemC Initiative (OSCI). 2010. 166 p. [Электронный ресурс]. http://www.systemc.orgSystemC – AMS extensions User’s Guide. Open SystemC Initiative (OSCI). 2010. 166 p. [Electronic resource]. http://www.systemc.orgBanerjee A., Sur B. SystemC and SystemC – AMS in Practice. SystemC 2.3, 2.2 and SystemC – AMS 1.0. New York, Dordrecht, London: Springer Cham Heidelberg; 2014. 462 p.Banerjee A., Sur B. SystemC and SystemC AMS in Practice. SystemC 2.3, 2.2 and SystemC – AMS 1.0. New York, Dordrecht, London: Springer Cham Heidelberg; 2014. 462 p.Grimm Ch., Barnasconi M., Vachoux A., Einwich K. An Introduction to Modeling Embedded Analog/MixedSignal Systems using SystemC – AMS Extensions. Open SystemC Initiative (OSCI). 2008. 12 p. [Электронный ресурс]. https://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_171466.pdfGrimm Ch., Barnasconi M., Vachoux A., Einwich K. An Introduction to Modeling Embedded Analog/MixedSignal Systems using SystemC – AMS Extensions. Open SystemC Initiative (OSCI). 2008. 12 p. [Electronic resource]. https://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_171466.pdf

The authors declare that there are no conflicts of interest present.