Gen3 対応! PCI-Express 採用 SoC の検証も ZeBu におまかせください! Big emulators come in small packages
ZeBu とは? 汎用 FPGA をベースにすることで優れた投資対効果と革新性を実現した論理エミュレータです Xilinx Virtex Roadmap V8000 LX200 LX330 130nm ZeBu-ZV ZeBu-XL 90nm ZeBu-UF ZeBu-XXL 65nm ZeBu- Personal ZeBu- Server May 03 Sep 05 Nov 07 Design Capacity 1.5MG 50MG 6MG 100MG 5MG 1BG Execution Speed 12MHz 5MHz 40MHz 20MHz 60MHz 30MHz Sep 03 Apr 04 Jun 06 Dec 06 Jun 08 Jul 09 EVE ZeBu Roadmap Verify2011 Copyright 2011 EVE 2
BUS デザインの ZeBu へのマッピング DDR3 DIMM Clock Server DDR2 SoC PHY ZeBu PLL Proces sor DDR3 Cntrl. DSP DSP core DSP core DSP core core Memory Server FPGA Memory Memory Server Clock Server DUT FPGA FPGA FPGA FPGA SRAM ROM HW Accel. AXI - AHB AHB Dev. FPGA BRAM RLDRAM Reconfigurable Test Bench (RTB) Embedded TestBench Hardware Transactors Logic Analyzer Probes FPGA FPGA FPGA FPGA Memory Verify2011 Copyright 2011 EVE 3
JTAG/Serial Transactor C/C++ API IP ZeBu ができること Digital TV Hard IP Cores SVA SVA Image Data OS development Ethernet Custom Transactor C/C++ SV ZEMI-3 DPI-C C/C++ API HDL (BFM) Vertical Solutions IP ICE (In-Circuit Emulation) Virtual Platform Firmware Develop ment DirectICE ESL Coemulation Assertionbased Verification ZeBu-Server HW/SW Co-verification STB Simulation Acceleration Random/ Coverage Verification CO-SIMULATION COSIM VMM HAL HDL (BFM) VMM HAL HDL Simulator Smart ZICE VMM testbench Video Processing SW Debugger ESL + RTL/netlist/IP Wireless/Mobile Networking Verify2011 Copyright 2011 EVE 4
JTAG/Serial Transactor C/C++ API IP これまでの講演内容 Digital TV Hard IP Cores SVA SVA 河邊様のご講演 Verify2010 Image Data OS development Ethernet Custom Transactor C/C++ SV ZEMI-3 DPI-C C/C++ API HDL (BFM) Vertical Solutions IP ICE (In-Circuit Emulation) Virtual Platform Firmware Develop ment DirectICE ESL Coemulation Assertionbased Verification ZeBu-Server HW/SW Co-verification STB Simulation Acceleration Random/ Coverage Verification CO-SIMULATION COSIM VMM HAL HDL (BFM) VMM HAL HDL Simulator Smart ZICE VMM testbench Video Processing SW Debugger ESL + RTL/netlist/IP Wireless/Mobile Networking Verify2011 Copyright 2011 EVE 5
本講演のテーマ Digital TV Image Data OS development Ethernet Video Processing Vertical Solutions C/C++ API IP Simulation Acceleration Virtual Platform ZeBu-Server Wireless/Mobile Networking Verify2011 Copyright 2011 EVE 6
みなさんの周りでは? PCI-Express をこれから導入する? すでに導入済み? Gen1? Gen2? Gen3? Verify2011 Copyright 2011 EVE 7
なぜ今 PCI-Express? データ転送帯域幅への要求 UP Raw Bit Rate PCIe 1.x 2.5GT/s PCIe 2.0 5.0GT/s PCIe 3.0 8.0GT/s T/s : Transfer / sec http://pc.watch.impress.co.jp/docs/2009/0310/interface01_02.jpg Verify2011 Copyright 2011 EVE 8
PCI-Express 豆知識 PCIe 1.x PCIe 2.0 PCIe 3.0 Raw Bit Rate 2.5GT/s 5.0GT/s 8.0GT/s = 2 倍 = 1.6 倍 当初 PCI Express の Specification を策定する PCI-SIG では 単純に信号の速度を倍にする 10GT/s の検討を行なっていた ところがシミュレーションを掛けてみると 10GT/s のままでは既存の配線を流用した場合 ほとんど通信がまともに行なえない事が判明したからである http://pc.watch.impress.co.jp/docs/2009/0310/interface01.htm Verify2011 Copyright 2011 EVE 9
BUS PCI-Express コアの導入例 DDR3 DIMM SoC PLL DDR3 PHY DDR3 Cntrl. こんなイメージ? Proces sor DSP DSP core DSP core DSP core core SRAM HW Accel. ROM AXI - AHB AHB Dev. Advanced Validation And Testing of PCI Express Gen 2, Agilent Technologies, 2008 PCIe core PCIe PHY PCIe Root Complex Verify2011 Copyright 2011 EVE 10
コア IP 導入が一般的 設計としてはリーズナブル 論理検証環境はどうする? HDL シミュレーション用の対向モデル? チップ全体検証には不向き FPGA? HDL シミュレーションは遅すぎる» シミュレーションでは大量のデータを流したテストは無理 PIPE 3.0 インタフェースで最高 1000MHz の高速信号 デバッグには高度な測定技術が必要 本講演では PHY を含む検証は議論しません Verify2011 Copyright 2011 EVE 11
FPGA を用いた PCIe 検証環境例 高価な測定機器が必要 81133A/81250 による PCI Express RX デザインの検証, アジレント テクノロジー株式会社, 2002 Verify2011 Copyright 2011 EVE 12
PCIe デバッグのポイント TLP だけを見ない! TLP : Transaction Layer Packet データだけに着目するのが難しい! PCIe 手前の元データで見ないと生産性が上がらない! FPGA を用いた環境では困難 http://www.kumikomi.net/archives/2009/07/ippci_expressfpgaip.php?page=2 Verify2011 Copyright 2011 EVE 13
PCIe 論理検証用モデルの比較 HDL-sim IP ベンダ提供対向モデル 調達コスト安価 / 無償 : (IP にバンドル ) 性能 立上げ期間 使い易さ, デバッグ性 必要な外部機器 低 (~10KHz?) 即 or 短 (IP に最適化済 ) HDL-sim 汎用検証 IP FPGA プロトタイプ 高価? 高価? 低 (~10KHz?) 中 (IP に合わせた調整要 ) 高 (~ 数百 MHz) 長 高高低 HDL シミュレータ HDL シミュレータ Gap PCIe 用測定機器 Verify2011 Copyright 2011 EVE 14
ZeBu PCIe 検証環境の位置付け HDL-sim IP ベンダ提供対向モデル 調達コスト安価 / 無償 : (IP にバンドル ) 性能 立上げ期間 使い易さ, デバッグ性 必要な外部機器 低 (~10KHz?) 即 or 短 (IP に最適化済 ) HDL-sim 汎用検証 IP ZeBu PCIe 検証環境 高価? 高価? ( サイズに依る ) 低 (~10KHz?) 中 (IP に合わせた調整要 ) 中 (~10MHz) 中 (IP に合わせた調整要 ) 高 高 高 (HDL-sim 同等 ) HDL シミュレータ HDL シミュレータ ZeBu, PCIe トランザクタ FPGA プロトタイプ 高価? 高 (~ 数百 MHz) 長 低 PCIe 用測定機器 Verify2011 Copyright 2011 EVE 15
ZeBu ができること PCIe でのチップレベル検証が現実に 実 RTL での大量かつ複雑なデータフローを検証できる! 負荷テストの実行 性能検証 サイクル精度を実現 チップレベル実効性能の精確な見積り 転送エラー挿入制御 Verify2011 Copyright 2011 EVE 16
EVE PCI-Express トランザクタ IP ZeBu に特化 HDL シミュレーションモデルも提供 Gen1, Gen2 サポート仕様 Root Complex および Endpoint 対応 インタフェース Lane 数 : 1, 4, 8, 16 パラレル PIPE VC (Virtual Channel) ECRC, 転送エラー挿入機能あり Verify2011 Copyright 2011 EVE 17
ZeBu トランザクション レベル検証は速い! 高速なトランザクション レベル検証 ZeBu ならではの MHz 級の性能を実現できます Verify2011 Copyright 2011 EVE 18
EVE は PCI-Express Gen3 対応! DAC2011で発表 出荷可能 PIPE 3.0 spec v0.9 互換 Root Complex および Endpoint 対応 インタフェース Lane 数 : 4, 8 テストベンチは Gen1/2 と互換 Verify2011 Copyright 2011 EVE 19
アナライザは必要か? EVE PCIe トランザクタはトランザクションビューア付き 測定機器不要 プロトコルアナライザ等への投資 トレーニング不要 TLP を簡単に把握可能 ダンプ対応 デスクランブル処理対応 Verify2011 Copyright 2011 EVE 20
ZeBu PCIe 環境のイメージ PCIe トランザクションビューア 実行制御インタフェース 信号エディタ メモリエディタ SVA 波形ビューア Vertical Solutions C/C++ API IP ZeBu-Server Verify2011 Copyright 2011 EVE 21
PCIe トランザクタによる検証 テストベンチのサンプル (Root Complex) // リンク トレーニング終了を待つ pcie->runbfm(pcie::seqrununtiltrainingdone); while(!pcie->waitbfmstatuschange(rc_status)); pcie->istrainingdone(); // 自動的にリンク速度のネゴシエーションを自動実行 // (PCI Express 1.x <=> PCI Express 2.0) // リンク幅のネゴシエーションを自動実行 // ( アップトレーニング / ダウントレーニング ) // システム検証開始 pcie->writecfgbfm(0x00ff2830,0x22,0,0,0); pcie->sendtlp(1); 略 Verify2011 Copyright 2011 EVE 22
PCIe Gen2 トランザクタ実行波形 リセットシーケンス リンクトレーニング Verify2011 Copyright 2011 EVE 23
リンク速度ネゴシエーションの波形 Gen2 Gen3 Verify2011 Copyright 2011 EVE 24
JTAG/Serial Transactor C/C++ API IP ZeBu は ESL にも強い! Digital TV Hard IP Cores SVA SVA Image Data OS development Ethernet Custom Transactor C/C++ SV ZEMI-3 DPI-C HDL (BFM) Vertical Solutions C/C++ API IP Virtual Platform Firmware Develop ment DirectICE ICE (In-Circuit Emulation) ESL Coemulation Assertionbased Verification ZeBu-Server HW/SW Co-verification STB Simulation Acceleration Random/ Coverage Verification CO-SIMULATION COSIM VMM HAL HDL (BFM) VMM HAL HDL Simulator Smart ZICE VMM testbench Video Processing SW Debugger ESL + RTL/netlist/IP Wireless/Mobile Networking Verify2011 Copyright 2011 EVE 25
ESL HW/SW 協調検証への発展 QEMU で ISS を実行 PCIe トランザクタと接続 Verify2011 Copyright 2011 EVE 26
デモ展示中! まとめ 速くて使い易い PCI-Express 論理検証環境 高価 複雑な測定機器は不要 PC 環境と論理エミュレータだけで構成 専用トランザクションビューアもサポート デバッグのしやすさ 完全な再現性 サイクルレベル精度 全ての信号 / メモリを可制御 可観測 ESL や HW/SW 協調検証への発展 Verify2011 Copyright 2011 EVE 27
Thank you! Big emulators come in small packages