하드웨어 / 소프트웨어 인터페이스 :
우리가 어디에 있었는지 , 그리고
우리가 가고 있는 곳
하드웨어 / 소프트웨어 인터페이스, 또는 줄여서 "HSI"는 구성 및 단일 칩 체제 주변 장치의 기능과 그들이 어떻게 CPU와 상호 작용을 하는지 설명하는 데 사용되는 용어입니다.
레지스터 비트에서 액세스 유형, 속성 및 제어 기능에 이르기까지 다양한 요소의 엄청난 양은 현대 SoC에서 절대적으로 엄청날 수 있습니다. 예를 들어, 32비트 주소 버스가 있는 경우 2 ^ 32개의 메모리 매핑 된 레지스터에 액세스할 수 있습니다. 이들 레지스터 각각이 32비트 폭이면, 레지스터 비트의 총수는 (32 * 2 ^ 32) 또는 2 ^ 37 또는 137,438,953,472가 됩니다!
하지만 주소 버스가 64비트라면 어떨까요? SoC에 멀티 CPU 코어가 있다면 어떨까요? 분명히 일반적인 SoC 아키텍처가 복잡하다고 말하는 것은 약간의 과소평가입니다.
명백하게, 현재의 산업 동향은 이전보다 더 많은 기능을 위한 주변 장치 수가 증가하면서 SoC가 더 발전하고 있습니다. 모든 것을 이해하고 더 쉽게 관리하기 위해선 하드웨어 / 소프트웨어 인터페이스를 완전히 다시 생각해야 합니다. 이것은 우리가 얼마나 멀리 왔는지, 그리고 우리가 어디로 향하고 있는지에 관한 것입니다.
현재 존재하는 하드웨어 / 소프트웨어 인터페이스
어느 순간이든, 우리가 다루고 있는 각각의 요소는 넓은 범위를 가지고 있다. 특별히 고안된 프로세서를 포함한 다중 프로세서. 이들을 둘러싼 수많은 프로그램 가능한 주변 장치들이 있습니다. 그리고 모든 것이 네트워크상의 칩 상호 연결을 통해 이루어집니다.
현대의 CPU 컨텍스트 내에서 HSI와 ISA (Instruction Set Architecture)는 본질적으로 똑같습니다. 둘 다 소프트웨어가 하드웨어와 "대화"하는 곳입니다. CPU는 ARM, RISC-V 가 될 수 있습니다 – 프로세스가 동일하게 유지되기 때문에 실제로 중요하지 않습니다. 원하는 목표에 맞는 C 또는 C ++ 프로그램을 작성한 다음 컴파일 하여 CPU에 배치합니다. 이것이 I / O와 함께 레지스터와 외부 버스 모두와 상호 작용하는 방법입니다.
실제 SoC 측면에서는 CPU를 다양한 프로그래밍 가능 슬레이브에 연결하는 상호 연결 패브릭을 처리해야 합니다. 이 슬레이브들은 메모리를 가질 수도 있고, 심지어 당신이 말하는 독특한 상황에 따라 더 느린 버스의 다리가 될 수도 있습니다. 슬레이브는 임베디드 레지스터에 읽고 쓰는 것으로 프로그래밍 됩니다. 이런 유형의 매크로 관점에서 물건을 보면, 레지스터와 인터럽트는 IP (또는 슬레이브) HSI입니다.
이것이 지금까지는 잘 진행되었지만 모든 프로젝트에 중요한 도전 과제를 제기한다는 사실은 변함이 없습니다. 최근 연구에서 칩의 기능 결함의 근본 원인을 면밀히 살펴본 결과, 설계 오류가 주요 원인이었습니다. 사양의 변화도 및 사양의 부정확성도 문제의 원인들 중 하나 였습니다. 이러한 모든 문제는 심각한 공통점이 있습니다. 세 가지 범주 중 하나에 속하는 문제는 50 % 이상이 HSI 계층과 직접 연결됩니다.
레지스터를 예를 들자면, 당신은 항상 당신이 다양한 종류의 넓은 범위를 다루고 있다는 것을 기억해야 합니다. Indirect, UART, shadow, lock, interrupt, FIFO 및 paged 은 많은 예제 중 일부입니다. Indirect 레지스터 및 트리거 버퍼 레지스터와 같은 복잡한 레지스터는 레지스터 그룹 또는 그룹 배열 arrays of groups와 마찬가지로 각자 다른 여러 가지 복잡한 문제를 나타냅니다.
이러한 사실을 토대로라면 모든 문제의 절반 이상이 하드웨어 / 소프트웨어 인터페이스에 직접 연결될 수 있는 이유를 쉽게 이해할 수 있습니다. 마찬가지로 복잡 해지는 것은 흔히 기업들이 고유 SoC 특정 과제와 요구 사항을 갖고 있다는 사실입니다. 이 사실에 비관적인 접근법을 적용하고 그것을 두려워할만한 것으로 간주하는 것은 쉽습니다. 그렇지만 이것은 기분 좋은 일이기도 합니다. 즉, HSI 레이어를 수정하는 데 시간을 사용한다면 처음부터 존재해서는 안 되는 칩에 기능 결함의 가장 큰 근본 원인을 고칠 수 있다는 의미입니다.
필요하고 유연한 혁신적인 미래
HSI 정보의 다양한 소비자를 모두 생각하면 목록은 사람들 생각보다 훨씬 많을 것입니다. 장치 드라이버, 펌웨어 및 하드웨어 검증과 같은 요소 외에도 기술 설명서, 진단, 응용 프로그램 소프트웨어, 하드웨어 설계 등을 고려해야 합니다. 기본사양으로의 한 가지 변경 사항은 이러한 모든 영역에서 큰 변화를 필요로 하므로 이러한 변경 사항이 모든 관련보기로 자동으로 침투 할 수 있는 솔루션을 찾는 것이 중요합니다.
Agnisys의 자체 IDesignSpec (IDS)는 이러한 모든 문제를 해결하는 측면에서 의미있는 진전을 보이는 많은 발전 사례 중 하나 일뿐입니다. 이러한 유형의 솔루션은 일반적으로 Verilog / VHDL, C Model, UVM 등과 같은 요구 사항에 따라 다양한 출력물과 호환됩니다. Word, Excel 등 일괄 처리에서 Open Office와 같은 소스 옵션을 열어도 모든 기능이 지원됩니다.
Covergroups, Coverpoints, Coverbins, 불법적 인 휴지통 등의 모든 검증 요소를 다루는 UVM 기반의 단일 레지스터 모델을 생성하여 실제 직원이 더 크고 중요한 일에 집중할 수 있게끔 소중한 시간을 확보 할 수 있습니다.
마지막으로, 하나의 툴을 사용하여 테스트 시퀀스와 환경을 생성하고, 정식 속성과 어서션을 생성하고, 사양에서 UVM 시퀀스와 펌웨어 루틴을 생성하고, 모든 플랫폼에 걸쳐 동등하게 기능하는 크로스 플랫폼 HSI 레이어 사양을 만들 수 있습니다. HSI에서 작업 할 때 생산성을 지정하고 향상시키는 방법에 대해 더 자세히 알고 싶으면 Agnisys에 기록된 웹 세미나를 보시면 됩니다.
이것은 모두 단순한 자동화 이상의 의미를 갖습니다. 이는 개념으로서의 하드웨어 및 소프트웨어의 차세대 진화를 향한 중요한 단계입니다. 다시 말하지만, 특정 어느 도구에 대해 이야기하고 있는지는 중요하지 않습니다. 차세대 하드웨어 / 소프트웨어 인터페이스 솔루션은 대단한 성과를 거두었으며 예전 방식으로 대두 된 대부분의 과제를 해결할 뿐만 아니라 거의 모든 산업의 함축을 제시합니다.
기능적 안전성
HSI가 중요한 역할을하는 많은 분야 중 하나는 기능 안전과 ISO 26262 표준과 관련이 있습니다. 예를 들어 자동차 엔지니어는 설계에 단일 실패 지점이 없는지 확인해야 하며 ECC-CRC 및 패리티에 대한이 표준 또는 3 중 모듈 중복성 (또는 TMR)과 같은 다른 기술을 준수해야 합니다.
또한, HSI는 특정 애플리케이션의 보안을 위해 역사적으로 중요합니다. 키 시퀀스로 메모리 맵이 잠기는 경우가 많이 있습니다. 예를 들자면 상태 머신이 전체 메모리 맵의 잠금을 해제하는 데 필요한 프로세스를 거치게 하기 위해 특정 값으로 특정 주소에 일련의 쓰기를 작성해야 하는 경우가 있습니다.
마지막으로, 특정 요구 사항을 준수 하지 않으면 크리티컬 하기 때문에 하드웨어 / 소프트웨어 인터페이스가 중요한 분야가 있습니다 –바로 의료 분야입니다. 또한 HSI 계층 자체에 고유 한 요구 사항을 적용하여 특정 요인을 구현하는 방법과 미래에 어떤 모습으로 나타날지에 영향을 미칩니다.
불행히도, HIS는 이론적으로 중요하지만 실행에서는 최악의 상황에서 매우 불안정합니다. 그렇기에 그것은 그 어느 때 보다 필수적이지만 아직까진 문제가 있고 그것은 혁신을 앞당기는 것이 아니라 늦추고 있습니다.
마지막으로
물론 정교한 하드웨어 / 소프트웨어 인터페이스를 다룰 때 많은 어려움이 있습니다. 그러나 많은 기회 또한 있습니다. IDesignSpec이 많은 사례 중 하나로, 이 분야의 발전은 사람들이 HSI에 대해 생각하는 방식을 바꿀 수 있게 만들었습니다. 하드웨어 / 소프트웨어 인터페이스의 아이디어는 분명히 먼 길을 왔지만 아직 갈 길이 멉니다. 그러나 좋은 일은 그만한 가치가 있습니다 왜냐면 "올바른 접근 방식"은 상당한 생산성 향상을 보장하기 때문입니다.
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