為什么說OS是硬件仿真器的樞紐？

　　十多年來，筆者總是習慣每隔三年就進行一次筆記本電腦升級，原因有很多。筆者經常帶著筆記本電腦出國出差，在經過三年的高強度使用后，筆記本電腦因日常損耗 而愈發(fā)顯得“力不從心”。新一代硬件除運行速度更快、能耗更低、重量也更輕。此外，新一代的顯示器分辨率更高，而分辨率也是筆者對筆記本電腦功能的首要要 求。

　　支持升級的必要標準是：不論底層硬件如何，筆者平時搜集到的應用程序軟件套件必須能正常運行。操作系統(tǒng) (OS) 使之成為了可能。OS 具有嵌入式驅動程序，可保護應用程序軟件免受硬件干擾，確保新舊軟件應用程序與新舊硬件平臺的兼容性良好。

　　硬件仿真器是一種特殊用途的專用計算引擎，可用于執(zhí)行特殊設計的各種不同類型的任務，即數字電子系統(tǒng)的設計驗證。配備專用的 OS 后，硬件仿真器無需考慮時序行為，便可對設計的功能進行驗證。而且驗證速度要比任何 HDL軟件仿真器快 100,000 至 1,000,000 倍。

　　由于硬件仿真器應用在芯片封裝測試之前，可提供您能夠想到的任何測試環(huán)境，因此在部署上具有通用性。這些測試環(huán)境包括：原型目標系統(tǒng)、等效虛擬目標系統(tǒng)、各 種復雜程度的測試平臺、嵌入式軟件及上述任意組合。部分商用硬件仿真器可讓軟件開發(fā)人員在離線時進行軟件調試。這與硬件工程師在離線時使用硬件仿真器生成 的波形來進行硬件調試的方法類似。硬件仿真器支持斷言、監(jiān)控和檢查，能夠追蹤功能覆蓋范圍以及執(zhí)行低功耗分析與功率預估。硬件仿真器是軟件調試、安全檢 查、硬/軟件錯誤恢復以及 IP 與內存集成/驗證的理想媒介，甚至還可實現(xiàn)性能特征和系統(tǒng)壓力測試仿真任務。

　　相較于之前的硬件仿真器，如今的硬件仿真器在多個方面都有了改進。典型例子為：多個并發(fā)用戶間要共享的功能，不論是硬件設計師與驗證工程師之間，還是固件工 程師或軟件開發(fā)人員之間。在集成遠程訪問功能后，只要存在 SoC 設計團隊，就可以使用硬件仿真器的原始功能和通用性部署。顯然，在投資回報率 (ROI) 分析中這一點很重要。參見圖 1。

　　然而，硬件系統(tǒng)的固有特性會對硬件仿真器產生影響。安裝和測試一個硬件仿真平臺可能需要數天時間，而安裝和測試一個軟件應用程序通常只需幾分鐘，這簡直是天 壤之別。重大升級與重新配置亦是如此耗時。對于大型公司而言，有時可能會選擇將硬件仿真器遷至其他地點或其他洲。這會導致超長的停機時間，少則數周，多則 數月。

　　與基于軟件的驗證工具不同，硬件仿真器需要定期維護(如為預防性維護)，比如系統(tǒng)軟件升級、小硬件更換和重新配置。糾正時可能會引起意外停機，比如硬件故障、A/C 異常和電源斷電。

　　理想情況下，硬件仿真器的 OS 應考慮所有這些因素，以增強方便性、提高簡便性以及增加投資回報。

　　從 底層硬件開始，OS 會保護任何版本的硬件仿真器(包括硬件仿真器的后續(xù)版本)免受應用程序軟件的干擾。如協(xié)同建模、基于事務的驗證、功能覆蓋率和功耗分析等應用程序以及任何 其他將要開發(fā)的應用程序(不論是針對硬件驗證、軟件測試還是系統(tǒng)驗證)都可在任何硬件仿真器的后續(xù)版本上運行。參見圖 2。

　　除此之外，OS 可使企業(yè)建立一個整合了各代硬件仿真平臺的仿真數據中心，以確保投資回報的最大化。

　　在 多用戶環(huán)境中，OS 可自動高效地管理硬件仿真器資源，并將其與當前 IT 負載管理解決方案進行結合。多個并行任務根據用戶的優(yōu)先級和資源可用性進行排隊，不會出現(xiàn)因獨特硬件結構而引起的故障。任務自動中止(例如由協(xié)同建模資源 或 I/O 目標的臨時不可用而導致的中止)和重新恢復確保了高效性。

　　硬件仿真器資源中的任務自動重定位旨在針對更大的能力需求對新任務進行調節(jié)，從而增加平臺的利用率。儀表板會以圖表形式報告各項任務的排隊狀態(tài)。

　　同樣重要的是，軟件升級、硬件重新配置和所有安排在預防性維護中的操作都經過了簡化，縮短了硬件仿真器的停機時間。由于 OS 會自動、透明地管理所有操作，因此用戶無需重新培訓，工作流程和腳本也不需要重新寫入。

　　此外，機器數據會得到收集，用以提供分析和圖表形式的歷史和地域使用統(tǒng)計。

　　這些功能和優(yōu)勢會最大化投資回報，使得先進 OS 的開發(fā)成為硬件仿真中的必備流程。

　　此類 OS 以 Veloce OS3 為例，這是一款全新的操作系統(tǒng)，支持 Mentor Graphics 公司的Veloce 仿真平臺。

　　正如筆者每隔三年要升級一次筆記本電腦，筆記本電腦的 OS 好比是硬件仿真器的 OS，必須能支持所有版本的應用程序軟件。