Virtualizer - VDK ▶ 概要 ▶ ソフトウェアの進化とその影響 ▶ バーチャル・プロトタイプと VDK ▶ 高品質なソフトウェアを短期間で開発 ▶ VDK の利用：仕様定義から開発、導入まで ▶ Virtualizer の特長 ▶ シノプシスのシステムレベル・ソリューション 概要 次世代のワイヤレス・デバイス、家電製品、車載機器の 開発過程では、半導体メーカーや組込み機器メーカー は多くの困難な課題に直面しています。複雑なマルチコ ア・ハードウェアの検証、タイムリーかつコスト効果の 高いソフトウェア開発、サプライチェーン全体に対する 仕様の効率的な伝達といった課題です。その結果、ハー ドウェア開発スケジュールと平行してソフトウェア開発 に着手できるバーチャル・プロトタイピング手法は欠か せない手段となりました。バーチャル・プロトタイプは 開発中のシステムの機能を完全に表現した高速動作の ソフトウェア・モデルであり、実機と同じコードを修正 なしで実 行し、効率のよいデバッグと解 析を可能にし ます。 このバーチャル・プロトタイプを、ソフトウェア 開発の容易化と迅速化に役立てるためにパッケージ化し たものが VDK（Virtualizer Development Kits）です。 VDK は、特定のデザインに固有のバーチャル・プロトタ イプに、デバッグ / 解析ツール、サンプル・ソフトウェア を組み合わせたソフトウェア開発キットであり、ソフト ウェアのブリングアップ、最適化、テスト、そして組込 み機器開発サプライチェーンとのコミュニケーションに 利用できます。 かかり、市場機会を失いかねません。一方で、エレクト ロニクス機器メーカーはこれまで以上に短期間で競争 力の高い製品を市場に投入することが求められるように なっています。こうした状況に対処するには、従来とは まったく異 なる開 発ツールとアプローチが必 要 です。 これからの開発ツールには、ハードウェアとソフトウェア の並 行 開 発、開 発 者の 生 産 性 向上、チーム間および サプライチェーンとの協業といった課 題を解決できる ことが要求されます。こうしたパラダイム・シフトへの 対 応 を 可 能 に する の がバー チャル ・プ ロトタイプ で あり、バーチャル ・プロトタイプの 作成を容 易化して ソフトウェア開発に即効性をもたらすのが VDK です。 バーチャル・プロトタイプと VDK バー チャル ・プ ロトタイプ はシステムの 機 能 を 完 全 に 表 現した 高 速 動 作 のソフトウェア・モデルであり、 実 機と同じコ ード を 修 正 なしで 実 行し、 効 率 のよい デ バ ッ グと 解 析 を 可 能 にし ま す。VDK（Virtualizer Development Kits）は、特定のデザインに固有のバー チャル・プロトタイプとデバッグ / 解 析ツール、サンプ ル・ソフトウェアを組み合わせてパッケージ化したソフ トウェア開発キットです。VDK はソフトウェア・モデル をベースにしているため実機は必要なく、ハードウェア シノプシスは、開発 環 境、モデルライブラリ、ソフト 完成の最大 12 カ月前という早期段階で作成できます。 ウェア・デバッグ / 解 析ツール、デザイン・メソドロジ しかも VDK は一般的な組込みソフトウェア・デバッガと およびサービスまでを網羅した包括的なバーチャル・プ シームレスに連携し、デバッグ・データと制御を任意の ロトタイピング・ソリューションをご提供しています。バー シミュレータやデバッガに渡すことができます。この チャル ・プロトタイピング分 野におけるシノプシスの ため、従来のソフトウェア開発環境への変更は不要で、 実績と専門知識をご活用いただくことで、多くの半導体 ソフトウェア・ブリングアップの開始時期を大幅に早め メーカ ー やエレクトロニクス機 器 メーカ ーが 製 品 の ることができます。RTL 完成前からバーチャル・プロト 競 争力と品質を高め、実機完成後にソフトウェア開発 タイプを利用することでハードウェアとソフトウェアの を始めた場合に比べ開発期間を最大で 6 カ月短縮する 並行開発が可能になり、仕様定義から開発、導入まで ことに成功しています。 の設計フロー全体を通じてソフトウェア開発、インテグ ソフトウェアの進化とその影響 組込み機器に搭載されるソフトウェアの増大と複雑化が レーション、テストの生産性が向上します。バーチャル・ プロトタイプと VDK は、プロセッサ・コア、システム オンチップ（SoC）、ハードウェア・ボード、電子デバイス、 進んだことで、ソフトウェア開発とハードウェア開発の デバイスのネットワークなど幅広い種 類のシステムの 相互依存性が高まっており、それぞれ独立して開発作業 再現が可能です。 を 進 める体 制 のままでは 設 計期 間が 6 カ月も無 駄に 2 Virtualizer - VDK 高品質なソフトウェアを短期間で開発 ▶ 共有が容易：VDK はソフトウェア・パッケージである ため、数週間ではなくわずか数分間あれば、複製し バーチャル・プロトタイピングは、組込みソフトウェア て世界各地の大量のユーザーに配布することができ およびシステムの開発スピードアップをさまざまな面か ます。あらゆる開発者のデスクトップ上で実行可能な、 らサポートします。 シンプルな開発環境が実現します。 ▶ 開 発プロジェクト早 期 段 階 から利 用可 能：VDK は ▶ 生産性の向上：VDK は物理ハードウェアと異なり、 物理システム（RTL、ボード、テストベンチなど）の システム全体に対する可視性と制御性を備えていま 完成前から利用できます。システム全体やサブシス す。これには、コア、インターコネクト、周辺機器が含ま テムのほか、関連するソフトウェア開発環境の組み合 れます。結果として、編集からコンパイル、デバッグまで わせ（例：OS の移植に必要な一連のペリフェラルを のサイクルが迅速化します。また、システムの実行は 備えたコア）も再現可能です。プロトタイプを早期か 確定的であり、 デバッグは非侵入型です。 ら利用可能にすることで、ハードウェア、ソフトウェア、 システムの並行開発が実現します。 ソフトウェア 開発ツール スタック ソフトウェア 開発ツール スタック デバイス ソフトウェア スタック 開発者の デスクトップ デバイス ソフトウェア スタック バーチャル プロトタイプによる ソフトウェアの デバッグ解析 HW環境 ロジック・アナライザ シノプシスのバーチャル・プロトタイプ 開発者のデスクトップ 図1：物理開発環境から仮想開発環境への移行 従来の設計フロー 開発作業 ソフトウェア開発 ハードウェア開発 インテグレーション &テスト Time-to-market 製品サポート/ メンテナンス Time-to-market バーチャル・プロトタイピングを用いた設計フロー 開発作業 生産性向上 ソフトウェア開発 elopment インテグレーション &テスト ハードウェア 開発 are Time-to-market TTM短縮 品質の向上 製品サポート/メンテナンス Time-to-market 図2：高品質な製品をより短い開発期間で提供可能にするバーチャル・プロトタイピング・フロー Virtualizer - VDK 3 VDK を製品開発工程に組み込むと、以下のように製品 開発：ソフトウェア開発、システム・インテグレー の競争力を強化できます。 ション、テスト ▶ 仕様を早期に検証することで、市場のニーズに合わせて 製品を差別化 ▶ 広範なコーナー・ケース・テストによって、より高品質な ソフトウェア開発が可能 ▶ ブートローダ、オペレーティング・システム、 ミドルウェア のブリングアップ ▶ シリコン・バリデーション用ソフトウェアの開発 ▶ ソフトウェアの性能と消費電力の最適化 ▶ 生産性の向上および開発とテストの早期開始により、 開発コストを削減 ▶ 実 機 環境に即したシナリオ・ドリブンのエンドツー エンド・ソフトウェア・インテグレーション・テスト VDK の利用： ▶ 故障注入による機能、電力、セキュリティの高度な バーチャル・プロトタイプは、ソフトウェア開発サイクル 検証：ソフトウェア・ドリブン検証 仕様定義から開発、導入まで 全 体 のさまざまな 場 面 で 利 用でき、 さまざまな 開 発 タスクを支援します。 テスト ▶ 実機環境に即したソフトウェアとユースケースを検証 することで、検証の信頼性が向上 仕様定義：厳密な要件定義 ▶ ソフトウェアの機能要件をキャプチャ、定義 プロトタイピング：ハードウェア / ソフトウェア・ システム・プロトタイピング 複数のハードウェア / ソフトウェア・インテグレーション・ オプションのプロトタイプを 作成し、マル チ CPU 間、 ▶ 高 速 な CPU シミュレーション・モデルを利 用する ことで、 RTL 検証にかかる時間を短縮 ビジネス支援展開 ▶ ビジネス獲得手段、技術サポート手段、顧客企業で の活用 GPU とペリフェラル 間、 およびシステム間での 制 御 およびデータフローを評価することができます。 ▶ 性能と必要電圧の異なる複数のハードウェア / ソフト ウェア・アーキテクチャのシミュレーションと解析 ソフトウェア・ツール・インターフェイス モデル ライブラリ コンポーネントの モデリング アセンブリ HW/SWデバッグおよび 解析ツール 設計タスク ・SW開発 ・システム・バリデーションとテスト ・サプライチェーン支援 バーチャル プロトタイプ ・SoC HW/SWインテグレーション ・SWドリブン検証 ブロック作成 フロー デバッグ Virtualizer : VDKの作成 VDK VDKの使用 協調シミュレーションと外部接続 図3：バーチャル・プロトタイプを利用した開発フロー 4 Virtualizer - VDK Virtualizer の特長 シノプシスの Virtualizer 環境は、VDK の開発と使用を 支援するモジュール方式のツールとテクノロジを組み合 わせて構成されています。 を完全に満たした VDK をこれまで以上に短期間で完成 できます。Virtualizer には次の特長があります。 ▶ プロセッサ、インターコネクト、ペリフェラルなどの 豊富なモデル群や、リファレンス・デザインの充実し ▶ VDK の作成：Virtualizer は、最先端のプロセッサ・ コア IP や DesignWare IP に対応した豊富なモデル ライブラリ、アーキテクチャ設計フローで使用したモ デルの再利用、SystemC TLM-2.0 に対応した直感 的なオーサリング・ツール、VDK をサプライチェーン 全体へ容易に配布できる自動パッケージングなどの 機能を備え、短期間でのバーチャル・プロトタイプ作 成を支援します。 たラインナップにより、バーチャル・プロトタイプと VDK のスムーズな開発スタートを支援 ▶ グラフィカルおよびスクリプト・ベースの直 感 的な プロトタイプ・アセンブリ ▶ IP-XACT、Excel、Word、PDF などの一般的なフォー マットから仕様をインポートし、業界標準に基づいた SystemC TLM-2.0 ペリフェラル・モデルを容易に 作成 (TLM Creator) ▶ VDK の使用：VDK には、速度と精度を両立したバー チャル・プロトタイプ・シミュレーション機能に加え、 システムレベルのマルチコア・ソフトウェア・デバッグ / ▶ テンプレート・モデル、文 書、ユニット・テストを 自動生成 (TLM Creator) 解 析、ハードウェア / ソフトウェア並 行 解 析、他 社 ▶ バーチャル・プロトタイプと関連するデバッグ / 解析 製ソフトウェア・デバッガや IDE との同期デバッグ ツール、およびインストーラとサンプル・ソフトウェア をサポートした高度なデバッグ / 解析ツールが用意さ を 1 つの VDK としてソフトウェア開発者に簡単に配布 れており、ソフトウェア開発、 SoC のハードウェア / できる自動パッケージング機能 ソフトウェア・インテグレーション、検証、システム・ バリデーションを支援します。 Virtualizer：バーチャル・プロトタイプと VDK を 短期間で効率よく開発 Virtualizer は、仕様に基づいてモデルを作成する設計者 のニーズにマッチしたバーチャル・プロトタイプと VDK を ▶ Eclipseフレームワークに基づくSystemC TLM 対応 モデル・デバッグ・ツール ▶ 高 位 合 成、 プ ロ セッサ 設 計、 アルゴリズ ム 設 計、 モデルベース設計などのコンポーネント設計ツール と統合されたフロー 効率よく迅速に作成するためのツールです。Virtualizer により、エンドユーザーの開発タスクで求められる要件 図4：Virtualizerのグラフィカルなアセンブリ画面とSystemC/TLMに 対応したデバッグ機能により、VDKの開発期間を短縮 Virtualizer - VDK 5 バーチャル ・プロトタイプの 各エンドユーザー の設 計 ソフトウェアの開発とインテグレーション、テスト、ハー タスクに最適なシミュレーション機能をご提供できるよ ドウェア検証、システム・バリデーションなどを幅広い うに、Virtualizer は以下のさまざまなレベルの抽象化 設計タスクにご利用いただけます。VDK にはデバッグ / と設計メソドロジをサポートしています。 解析ツールも含まれており、開発者の生産性はさらに ▶ TLM2.0 メソドロジで定義された IEEE や Accellera Systems Initiative の Loosely Timed および Approximately Timed 抽象レベル ▶ SystemC ベースの Untimed および Cycle Accurate 抽象レベルとモデリング ▶ HDL とバーチャル・プロトタイプの協調シミュレー ション、バーチャル・プロトタイプの協調エミュレー 向 上します。 シノプシスの VDK には 以下 の 2 種 類 の パッケージがあります。 ▶ VDK：ソフトウェア開発、インテグレーション、テスト、 検証リグレッションなどの設計タスクを行うユーザー 向けパッケージです。主な機能は以下の通りです。 ・ Linux および Windows ホスト上で高速・高精度な シミュレーション性能を発揮 ション、FPGA ベース・ハードウェア・プロトタイプ ・ 量 産 用ソフトウェアを 修正なしで実 行してマルチ などとのハイブリッド・モデリングに対応。これらの コア・プラットフォームの確定的シミュレーション 併用によるシステム・インテグレーションおよび検証 が可能 Virtualizer は業界随一の充実したモデルライブラリと リファレンス・デザインをサポートしており、シノプシス からも 300 を超えるモデルが提供されています。これ らのモデルには、プロセッサ・コア、インターコネクト、 ペリフェラル のほか、 ソフトウェア・スタック全 体 が 動作する完全なリファレンス・デザインも含まれます。 シノ プ シ ス は、 ARM ®、 ARC、 MIPS 、 PowerPC、 ・ ソフトウェアと下層のプラットフォームの動作に影響 しないデバッグ ・ ARM RVDS、ARM DS-5、Lauterbach TRACE32、 Eclipse ベ ース IDE、PLS、gdb/DDD な ど、 幅 広 い 種類の組込みソフトウェア・デバッガ /IDE との間で デバッグを同期実行 ルネサス、 Infineon、 Tensilica などの 一 般 的なプロ ・ Eclipse IDE プラグインのサポートにより、ソフト セッ サ・アー キ テ クチャの ほ か、DesignWare IP や ウェア開発者が使い慣れたソフトウェア・デバッガ ARM PrimeCell などのペリフェラル IP モデルも幅広く との緊密な統合環境を実現。ソフトウェア開発効率 サポートしています。また API も包括的に用意されて を向上し、立ち上げにかかる期間を短縮 おり、独自のモデルを Virtualizer 環 境に組み込 んで シミュレーション、デバッグ、解析を行えます。 VDK（Virtualizer Development Kits）： ソフトウェア開発プロセスの生産性向上のための ツール VDK はバーチャル・プロトタイプをソフトウェアの早期 開発スタート（RTL 完成の最大 12-18 カ月前）に活用 したいという開発ニーズに応えるツールです。 VDK は 図5：完全なEclipseベースのソフトウェア開発環境を 提供するVDK 6 Virtualizer - VDK ・ デバッグ / 解析ツールにより、システムレベルでの ▶ VDK+：特にハードウェア / ソフトウェア・システム・ マルチコア・ソフトウェアのデバッグ、解析および バリデーションとトランザクション・モデル 開 発を システムレベルのハードウェア / ソフトウェア解析に 対象とした拡張パッケージです。VDK+ には VDK の 対応 すべての機能に加え、システムレベルのハードウェア ・ スクリプトを利用した環境の完全なカスタマイズが 可 能 で、 シ ナリオベースの テスト、 記 録と再 生、 アプリケーション固有のデータ・キャプチャなどを サポート 解 析 機 能と SystemC/TLM デバッグ機 能、迅 速な モデル開発を可能にする TLM Creator が追 加され ています。VDK+ ではハードウェアとソフトウェアの 動作を総合的に表示、確認できるため、ハードウェア・ チームとソフトウェア・チームによる並行開発とコミュ ・ 動作に影響しない OS アウェアのプラグイン ・ バー チャル I/O に より、 USB や Ethernet な どの 物理コンポーネントへの接続をサポート ニケーションが改善され、仕様と実装の食い違いを 抑えることができます。 対応プラットフォーム ・ VCS などの HDL シミュレータ、フィジカル・シス Virtualizer と VDK は、Linux と Windows の 32 ビット テム・シミュレーション、アルゴリズム・デザイン・ および 64 ビット・ホスト・プラットフォームをサポート シミュレータなど、他のドメインのシミュレータへ しています（ただしモデルの提供状況による）。 の接続をサポートしたインターフェイス シノプシスのサービス：プロジェクトのスピーディ ・ Zebu などのエミュレーターとの統合 な立ち上げ、スキルの向上、ノウハウの活用に ・ HAPS システムなどの FPGA ベース・ハードウェア・ ▶ ツールとメソドロジのトレーニング：ツールをよりよく プロトタイピング環境との統合 使いこなせるように、ユーザー・トレーニングを実施 汎用割り込みコントローラ Cortex-A15 MP Core Cortex-A7 MP Core サードパーディ デバッガ L2キャッシュ・コントローラ リファレンス・ソフトウェア・スタック インターコネクト UART GPIO RTC 組込み メモリー タイマー ウォッチドッグ インターフェイス 汎用 バッテリー カラーLCD コントローラ キーボード マウス インターフェイス DesignWare USB3.0 DesignWare イーサネット VP Explorer big.LITTLE処理向けバーチャル・プロトタイプ 図6 ：DS5 / VP Explorerの組み合わせによるソフトウェア・デバッグならびにARM big.LITTLE向けVDKのトレーシング Virtualizer - VDK 7 ▶ CoStart サービス：プロジェクトの迅速な立ち上げ を目指し、シノプシスのツール、モデリング、メソド ロジの専門家がハンズオン形式のアドバイスをご提供 ▶ モデリング・サービス：コンポーネント・モデルや サブシステムの作成までをご支援 ▶ VDK 作成サービス：開発者が VDK の活用に専念で きるように、完 全なプラットフォームの 作成までを 代行 シノプシスのプロトタイピング・ ソリューションについて シノプシスは、バーチャル・プロトタイピングを含むプロト タイピング・ソリューションを包括的にご提供しています。 これらソリューションには次の特長があります。 ▶ 業界最多のトランザクションレベル・モデルをワンス トップでご提供 ▶ 一般的な SoC ブロックの作成と最適化にかかる期間 を短縮 ▶ SoC のアーキテクチャ検討と最適化を容易化 ▶ 業界で最も充実したプロトタイピング・ソリューション により、組込みソフトウェア開発とシステム・バリデー ションを加速 ▶ 半導体ならびにシステム開発企業のサプライチェーン 全体での再利用性と付加価値を向上 シノプシスのプロトタイピング・ソリューションの詳細は、 http://www.synopsys.com/jp2/Systems/ をご参照ください。 バーチャル・プロトタイピング・ソリューションの詳細は をご参照ください。 http://www.synopsys.com/jp2/Systems/VirtualPrototyping/ 日本シノプシス合同会社 〒158-0094 東京都世田谷区玉川2-21-1 二子玉川ライズ オフィス 〒531-0072 大阪府大阪市北区豊崎3-19-3 ピアスタワー13F TEL.03-6746-3500 (代) FAX.03-6746-3535 TEL.06-6359-8139(代) FAX.06-6359-8149 © Synopsys, Inc. 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