Кросс-инструменты поддержки HDL языков
Поскольку спецификации аппаратуры на языках VHDL, Verilog и SystemC принципиально не содержат явного описания системы команд, кросс-инструменты поддержки разработки прикладных программ на уровне языка ассемблера (ассемблер, дисассемблер, компоновщик) для описанной таким образом аппаратуры не могут быть получены автоматизированным образом. Поэтому главным доступным кросс-инструментом для описанной на этих языках аппаратуры является симулятор.
Для VHDL и Verilog кросс-симуляторы представляют собой программы для инструментальной машины, которые автоматически настраиваются для моделирования целевой аппаратуры на основе HDL-описания. Для VHDL и Verilog используются как подходы с интерпретацией таких описаний, так и с компиляцией модели в код инструментальной машины. Для SystemC-моделей характерен подход с компиляцией. Для заданного начального состояния полученные модели способны моделировать поведение системы с очень высокой точностью (состояние отдельных регистров, буферов, сигналов, шин и т.п. с квантованием по тактам или даже по отдельным событиям). Каждый крупный производитель средств автоматизированной разработки аппаратуры (EDA) поддерживает собственные симуляторы для различных HDL-языков. Synopsis предлагает уже ставшую классической среду VCS [35], способную симулировать модели (в том числе смешанные) на всех трех основных языках - VHDL, Verilog и SystemC. Аналогичные смешанные симуляторы предлагаются компаниями Mentor Graphics (ModelSim [36]) и Cadence (NC-Sim [37], Incisive Verification Platform [38]). Все эти симуляторы поддерживаются интегрированными средами разработки и отладки моделей, в которых одним из основных средств визуализации отладки являются диаграммы изменения сигналов (waveforms).
Основной проблемой HDL-симуляторов является низкая скорость работы порядка 10-50 тыс. модельных тактов в секунду на современных рабочих станциях, в то время как типовой цикл моделирования алгоритмов цифровой обработки сигналов требует миллиарды тактов для обработки репрезентативного тестового сигнала. Такая скорость обусловлена высокой точностью моделирования на слишком низком уровне. Таким образом, скорость работы и отсутствие средств поддержки программирования на уровне системы команд делает применение HDL-симуляторов неприемлемым для эффективной разработки прикладных программ. Тем не менее, такие симуляторы играют важную роль в процессе дизайна и верификации самой аппаратуры.
