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System c eniso_jan_fev_07
- 1. CoursFondamentalduSystemC 1 CAO Électronique et Co-design Chapitre 2 YOUNES LAHBIB Jan-Fev 2008 younes.lahbib@gmail.com lahbibyounes@yahoo.fr
- 2. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 2 PLAN DU COURS Partie 1Partie 1 Du C au C++: une courte présentation du langage C++ et ses différences avec C. Partie 2Partie 2 Les concepts clés de l’extension du C++ au SystemC pour la modélisation des circuits intégrés. Partie 3Partie 3 Le langage SystemC
- 3. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 3 Premiers pas: Déclaration des variables Les références Passage des arguments des fonctions par référence Surcharge des fonctions Paramètres par défaut Allocation dynamique de la mémoire Les streams C++ Partie 1Partie 1 Du C au C++
- 4. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 4 Les variables peuvent être déclarés n’importe où dans le code (pas nécessairement au début du code) ex. 1ex. 1 { int a=0; a++; // not allowed in C// not allowed in C float b;; ... } ex. 2ex. 2 /* the i counter is defined directly inside the block, and it is visible only inside it. */ for( int i=0; i<20; i++ ) { ...; } Du C au C++ premiers pas: déclaration des variables
- 5. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 5 Considérer le code suivant: int a; int & b = a; b = 5; L’opérateur & signifie que « b » est: - une référence de a, et non une copie de a, - la meme variable avec un nom différent; - un changement sur « b » est refleté sur a et viceversa. Syntaxe: datatype & var1 = var2; Note: une variable référence doit toujours être initialisée à une autre variable lors de la déclaration; Du C au C++ premiers pas: les références « & »
- 6. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 6 Passage des arguments des fonctions par références Le passage des variables par référence est l’application la plus importante des références. Dans l’exemple, chaque fois qu’une variable de type int est passée à la fonction mult, « a » devient une référence de l’argument passé Un changement quelconque de cet argument ( a) sera reflété sur la variable passée (val). void mult(int & a) { a *= 2; } void main() { int val = 3; mult(val); // now val = 6 }
- 7. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 7 Premiers pas: surcharge des fonctions C++ permet le surcharge des fonctions: – Plus q’une fonction peut avoir le même nom et le même cadre. – Les fonctions doivent différer par au moins un paramètre void mult(int &a) { a *= 2; } void mult(int &a, int n) { a *= n; } void main() { int val = 3; mult(val); // val = 6; mult(val,4); // val = 24; }
- 8. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 8 Arguments par défaut C++ permet des arguments par défaut pour les fonctions void mult(int & a, int n = 10) { a *= n; } void main( ) { int val = 3; mult(val); // val = 30; mult(val,4); // val = 120; }
- 9. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 9 Allocation Dynamique C++ fournit deux opérateurs spéciaux, new et delete, pour allouer et détruire des objets. int *p; p = new int; // p points to an int location; .... delete p; // destroy the int memory location pointed by p Ex of dynamic vectors int *p = new int[num]; // now p points to a vector of num integers ... delete [ ] p; // needed syntax to destroy a dynamic vector /* Note: num can be a runtime value, elaborated during the execution of the code;*/
- 10. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 10 CIN COUT C++ Streams << et >> sont surchargés pour les types natifs du C. Il peuvent être surchargé pour tout type définie par l’utilisateur. #include <iostream.h> void main() { char * c[20] = “Hello world !”; float z = 0.8; int a = 23 cout << “c = “ << c << endl; cout << “z = “ << z << endl; cout << “a = “ << a << endl; }
- 11. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 11 Programmation Objet Classes et objets Constructeurs et destructeurs Polymorphisme Surcharge des opérateurs Héritage Templates Partie 1Partie 1 Du C au C++
- 12. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 12 Les objets interagissent entre eux par les fonctions dans la POO Principe de la POOPrincipe de la POO
- 13. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 13 Classes et objets: introduction
- 14. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 14 Objets OBJECTS – utilisés pour modéliser des entités réelles: personnes, place vecteur, temps, liste … Comment définir un objet ? Chaque objet peut être définie pour contenir des données et des fonctions manipulant ces données.
- 15. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 15 Classes Les classes permettent de modéliser les objets Les classes contiennent des attributs (données) et des méthodes class StudentRecord { private: int SSN; //ATTRIBUTES char first_name[20]; char last_name[20], int grade; public: void get_name(); //Methods :OPERATIONS on ATTRIBUTES void print_name(); };
- 16. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 16 Lien entre Classes et objets
- 17. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 17 Classes et objets: pointeur « this » « This » pointe sur l’objet de la classe elle-même. La fonction membre peut trouver l’adresse de l’objet auquel elle appartient /* Function taking an object of type signal as an argument.*/ void bind(signal s); […] class signal { void bindme( ) { bind(*this); // *this is the current object which is of type signal } }
- 18. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 18 Pointeur « this » (suite) Peut être utilisé pour entre un argument et une variable de classe: class A { int x = 3; void f(int x) { cout << "x= " << x << ", this->x= " << this->x << endl; } }; int main() { A instance; instance.f(1); // x= 1, this->x= 3 }
- 19. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 19 Les Constructeurs Quand un objet de classe est créé, leurs membres peuvent être initialisés par le constructeur de cette fonction. Le constructeur est exécuté quand un objet est déclaré ou créé dynamiquement (utilisant new) Définir les constructeurs – A le même nom que la classe elle-même – Ne retourne pas des valeurs. – Ne peut pas être appelé explicitement – Peut passer des arguments.
- 20. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 20 Constructeurs: exemple class StudentRecord { private: int SSN;//ATTRIBUTES char first_name[20], last_name[20], address[40], grade; public: StudentRecord(int SSN);//Constructor - - - - }; StudentRecord::StudentRecord(int SSN)//Constructor Definition { this->SSN = SSN; }
- 21. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 21 Passage des arguments au constructeurs Quand déclarer une instance: – ClassName instance(arg1, arg2, …); Quand utiliser l’opérateur new: – ptr = new ClassName(arg1, arg2, …);
- 22. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 22 Polymorphisme de fonction Exemple de surcharge de la fonction add() suivante: /* The correct function to be invoked is determined by checking the number and type of argument*/ //Declarations int add(int a,int b); //prototype 1 int add(int a,int b,int c); //prototype 2 int add(double a,int b); //prototype 3 //Function calls cout<<add(5,10) //uses prototype 1 cout<<add(5,10,20) //uses prototype 2 cout<<add(0.72,10) //uses prototype 3
- 23. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 23 Surcharge des opérateurs C++ a plusieurs opérateurs: – +, -, *, /, %, ++, --, =, +=, … Il est nécessaires d’utiliser ces opérateurs avec des objets. Exemple: si on veut ajouter deux strings, utiliser + est plus intuitive d’utiliser la fonction strcat. Ceci peut se faire en traitant les opérateurs comme des fonctions. La définition de ces fonctions peut se faire par: – a = +(b, c); pour faire a = b+c
- 24. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 24 Surcharge des opérateurs (suite) // string.cc /* This is a memory efficient string class. It allocates just enough memory to store the string passed to it! It demonstrates overloading the += operator. This is overloaded as a MEMBER FUNCTION */ #include <iostream.h> #include <string.h> class String { private: char *str; public: // Constructor String(char* ptr); // member functions void print(); // Overloaded operators const String& operator+=(const String& a); };
- 31. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 31 Généricité « Template » Templates: utilise la même classe pour différents types de données. Exemple: On peut représenter une pile comme un tableau d’éléments, un entier indiquant le sommet de la pile (LIFO), et des méthodes comme « push et pop ».
- 32. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 32 Classes templates On veut faire des piles d’entiers, de double et de réels sans écrire plus qu’une fois ce code. Pour cela on va utiliser les classes templates
- 33. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 33 Classes templates Si une classe est entrain d’utiliser « int » pour les opérations de la pile une autre qui utilise des « strings » alors il n’y a pas besoin de d’utiliser deux classes différentes mais utiliser des templates.
- 34. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 34 Classes templates La classe template qui a été définie utilise un type paramètre T. Pour créer une classe on doit spécifier quel est le type de T. exemple: – Stack<int> iStack – Stack<string> fStack; Mettant ‘int’ dans <> on dit que T est assigné à un entier ‘int’.
- 35. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 35 Plus q’un paramètre ? Il est possible de créer des classes templates avec plus qu’un seul paramètre. template <class X, class Y> class SampleClass { // code }; Dans ce cas X et Y ont besoin d’être spécifiés lorsque on crée un objet: SampleClass<int, bool> S;
- 36. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 36 Fonctions Templates (exemple) On peut déclarer la fonction qui calcule le carré par : On peut utiliser la fonction ainsi : T réfère ici au type du paramètre (entier, réel, …)
- 37. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 37 Exemple d’affichage d’un tableau Cette fonction template affiche un tableau de types de données quelconque. Si le tableau doit contenir des objets définis par l’utilisateur, l’opérateur << dot être surchargé correctement.
- 38. CoursFondamentalduSystemC 38 Partie N°2 Du C++ au SystemC
- 39. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 39 Partie 2Partie 2 Du C++ au SystemC Les concepts clés de l’extension du C++ au SystemC pour la modélisation des circuits intégrés.
- 40. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 40 Besoin des langages de modélisation mixte logicielle/matérielle =>Problématique: on veut un langage permettant de modéliser à la fois du HW et du SW dans les SoCs (systèmes sur puces)!! Les langages de description du matériel – Verilog, VHDL – ne sont pas dédiés à la modélisation du software Langages de programmation généralistes – C, Ada, langages Orientés Objet – Manque de primitives permettant la modélisation du Hardware – Besoin d’implémenter un cœur de simulation Permettre une co-simulation hétérogène Apparition de Langages dédiés au hard basées sur le C – HardwareC, Hpascal, SpecC, cowareC… – ce sont des langages propriétaires (académiques, CAD vendeurs) =>Besoin d’un Langage à la fois pour la modélisation et la programmation!!
- 41. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 41 Peut-on utiliser le C++ tel qu’il est pour le HW-SW? C++ ne supporte pas: Communication hardware : Signaux, protocoles, … Notion de temps : opérations séquencées par le temps (cycles, délais en ns …) Concurrences: HW et SW opèrent en parallèle Réactivité: le HW réponde au stimuli et il a une interaction constante avec son environnement, ce qui nécessite le traitement des exceptions. Types de données HW : Bit, bit-vector, multi-valued logic (0, 1, « x », « z »), signed et unsigned, integer, fixed-pointed, float … Un cœur de simulation intégré!!
- 42. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 42 SystemC approbation ? Développé à l’origine par Synopsys, Frontier Design et Coware OSCI (Open SystemC initiative) lancé en Sep 27, 1999 Supporté par plus que 45 sociétés avec 10 membres
- 45. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 45 Modélisation d’un Système avec SystemC Un système est modélisé par: un ensemble de modules (instances de C++ classes), organisées de façon hiérarchiques et fonctionnent de façon concurrente. un ensemble d’élément de communication (signals, channels …) interconnexions (binding) entre des éléments de communication Tout est basée sur des objets (POO) l’ordonnancement (Scheduling) est assuré par le cœur du SystemC!!
- 47. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 47 Caractéristiques de SystemC Haute vitesse de simulation Plusieurs niveaux d’abstraction – Haut niveau fonctionnel (algorithmique, TLM, PV, PVT) – CA (Cycle Accurate) – RTL – Classique flow de conception Protocoles de communication – Channels – Capacité de raffinement Support de déboguage – Approache C++ -> débuggeurs classiques (gdb, …) – Prendre en compte du paradigme multi-threading pour le déboguage.
- 48. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 48 Partie 3Partie 3 les concepts de SystemC 1. Introduction 2. Les éléments de langage SystemC 3. Le cœur de la simulation 4. Les niveaux d’abstraction
- 49. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 49 Introduction (1) SystemC = Librairie de classe C++ => Approche objet Initiative OpenSource: http://www.systemc.org Modélisation du hard et du soft Méthodologie de conception et raffinement des modèles de simulation : untimed => timed => bus cycle accurate => cycle accurate Steering Group de 13 companies 9 Université et +50 compagnies participent à l’initiative
- 50. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 50 SystemC motivation (intro 2) Un langage de description d’architectures et de logiciels Une méthodologie pour affiner les modèles de simulation jusqu’à des simulateurs précis au cycle Un seul langage pour tous les niveaux d’abstraction : C, C++
- 54. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 54 Module en interne (intro 6)
- 57. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 57 Eléments de langage SystemC plan
- 58. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 58 Types de données: avant propos Les types de C++ peuvent être utilisés mais ne sont pas adéquate pour le hardware: SystemC fournis d’autres types qui sont nécessaires pour la modélisation des systèmes hard-soft. Il commencent par le préfixe « SC_SC_ »:
- 59. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 59 Syntaxes de sc_int, sc_uint, sc_bigint
- 60. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 60 Eléments de langage SystemC plan
- 61. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 61 Module Un module (SC_MODULE)(SC_MODULE) est un container. C’est le block basique du SystemC. – Comme entityentity en VHDL L’interface du module est dans le fichier header (ending.h) Fonctionnalités dans le CPP Module Contient: – Port – Signaux et variables internes – Processus de différents types – Des méthodes C++ – Instances d’autres modules – Constructeur
- 63. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 63 Structure de base de modélisation
- 64. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 64 Ports (avant propos) Les ports sont l’interface externe du module – Passe des information au et à partir du module – Contient trois types (in, out, et inout) – Ports sont toujours mappés au signaux (binding, port-map) – Ports sont des membres du module ( de la classe sc_module) – Chaque port a un type de donnée passé comme un template
- 65. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 65 Déclaration des ports Les ports sont déclarés dans le module – La direction du port est spécifiée par son type: Input sc_in<>sc_in<> Output sc_out<>sc_out<> Inout sc_inout<>sc_inout<> Le type de donnée est passé en paramètre template:
- 66. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 66 Les signaux (avant propos) Les signaux sont utilisés pour la communication Echange les données entre les modules et les processus. Il y a un seul type de signaux Les signaux peuvent ne pas être mappées aux ports Les signaux peuvent être: – Des données membres du SC_MODULE – Utilisés au top pour la connexion entre les modules Les types de données des signaux sont passés en paramètre.
- 67. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 67 Déclaration des signaux Sont déclarés à l’intérieur du module ou à l’exterieur. Il y a un seul type: – sc_signal <>sc_signal <> Les données sont passées en paramètre (template)
- 68. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 68 Exemple ports-signaux • Les ports et les signaux sont deux données membres du SC_MODULE
- 69. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 69 Lecture/écriture des ports et des signaux
- 73. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 73 Eléments de langage SystemC plan
- 79. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 79 SC_METHOD : Mode d’exécution
- 80. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 80 Les Processus de type thread
- 86. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 86 Les événement spéciaux (la classe: sc_event) Events are special objects which can be specified inside a module and invoked by thread processes of this module to synchronize those other threads who are waiting on them. To declare an event, you have just to instantiate it calling its constructor without arguments: sc_eventsc_event my_event;my_event; To notify this event, you call its member function notify: – examples sc_time t( 10, sc_ns ); my_event.notify( t ); // notify in 10 ns – ex 2 my_event.notify(0); // notify on the next delta cycle
- 91. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 91 Implémentation du Système: définir les signaux internes
- 92. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 92 Implémentation du Système: définir des objets des sous-systèmes
- 93. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 93 Implémentation du Système: créer des instances des sous-systèmes
- 94. CoursFondamentalduSystemC 14/05/15 94 Implémentation du Système: interconnexion des sous modules
- 100. CoursFondamentalduSystemC 100 Le cœur de simulation du SystemC
- 108. CoursFondamentalduSystemC 108 Les niveaux d’abstraction en SystemC