2010系統層級程式設計簡介與實做

2011/1/12

期末Project評分方式請見:

期末作業評分

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2010/1/5

期末Project:

期末作業的規範如下:

1. 使用8051當做中央處理的機器，此為模組一，其工作如下:

      1.1 接收來自影像輸入模組的資料。

      1.2 傳送已處理之影像資料至檔案寫入模組。

      1.3 接收來自參數模組織參數決定處理方式，處理動作於接收來自參數模組之訊息後才開始。

              1.3.1 如參數為0， 將每一影像pixel亮度加上20

              1.3.2 如參數為1， 將每一影像pixel亮度加上20

              1.3.3 如參數為2， 將每一影像pixel亮度取sqrt後乘以16

              1.3.4 如參數為3， 將每一影像pixel亮度平方後除以256

      1.4 通知影像輸入模組可以再輸入下一張影像

2. 影像輸入模組，此為模組二，其工作如下:

     2.1 主動輸入一張以YUV格式的影像，檔名由使用者輸入。

     2.2  顯示此一影像

     2.3  通知模組一來接收影像。

     2.4  接收模組一的訊息以示可以處理下一張影像。

3. 檔案寫入模組，此為模組三，其工作如下:

      3.1 接收來自8051處理後的影像資料。

      3.2 根據使用者輸入之檔名寫檔。

      3.3 顯示接收之影像

4. 參數模組，此為模組四，其工作如下:

     4.1 使用者輸入處理參數

      4.2 通知模組一接收參數並開始處理。

在此，不限定模組織間的溝通通道之實作方式，但是，如果以

1. 一個統一的匯流排(Bus)的方式實做(也就是另外設計Bus為模組五)，加學期總分三分。

2. 如果定出Bus 的協定(含Timing Diagram)並實做出Cycle Accurate (CA)的Bus模組，再加學期總分五分。

以上加分機制實施後，以總分為99分為成績上現。

期末作業需含完整報告，並附執行檔，將視報告完整度酌量增加評分。如果只有程式以及可執行之執行檔，將只有期末作業50%的分數。

   期末Project期限為11:59:59PM, 1/24, 2011，不再展延。如之前有作業要補交，也請以之為期限，但成績以乘以0.7計。成績將於11:59:59AM, 1/26, 2011公佈在系辦公室公布欄，如有疑義，請在4PM, 1/26, 2011前向助教詢問是否有登記錯誤，之後將不再接受更改。

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2010/12/20

這是SystemC有關Ports的部分.

請在這裡下載: Ports

有關SystemC Communication的更詳細解說請見: SystemCBook

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2010/12/17

有關8051的簡介以及工具

請在這裡下載: SCREAM 805,  its toolchain and FPGA Emulator

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2010/12/15

豪文學長說上星期竟然沒有人把8051 Simulator灌起來，所以實在不知道大家的問題是什麼，請大家趕快動作，因為這個作業最困難之處在於環境的設定。程式倒還是其次。

以下是作業要完成的。

1. 使用 8051 ESL/SystemC Simulator，請先在上面跑一個簡單的程式，然後使用GDB來debug。簡易程式如下:

    main(){

         int i,k,j;

         k=1000;

         j=1000;

         for(i=0:i<k;i++) j- -;

    }

   請觀察j的值是否對了。請注意，要知道j有沒有算對，除了用GDB之外，還可以有什麼方法呢?

2. 使用學長提供的8051環境。學長已經提供了一個範例，那是用一個8051以外的Module與8051之間進行溝通。 請改寫此一範例，將上述程式的迴圈數改變。也就是k的內含值。此一外掛模組的功能是自鍵盤輸入一整數，再將此一數字傳到8051模組已更改回圈數。

3. 請增加一個模組，將8051計算的每一個j的值傳過去，然後寫入一個檔案。

4. 更改8051之程式，讓它可以接受多次的外部回圈數的設定，並保持第3部分之寫檔功能，直到輸入迴圈數為-1為止。

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2010/12/8

這是SystemC有關Channels的討論與作法

請在這裡下載: Channels

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2010/11/17

這是SystemC有關Concurrency的討論與作法.

請在這裡下載: Concurrency

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2010/11/16

這是SystemC有關SC_THREAD與AC_METHOD大致的實作方式與範例.

請在這裡下載: Thread and Method

2010/11/3

這是SystemC有關Main Function以及Module Function的宣告以及大致的實作方式與範例.

請在這裡下載: Structure: Main and Module

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2010/11/3

這是有關解釋SystemC如何根據時序(Timing)來進行模擬, 因為所有硬體系統都需要跟時序相關的.

請在這裡下載: Timing

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2010/11/3

這是有關解釋SystemC的資料型態.

請在這裡下載: Data Types

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2010/10/21

這次的投影片是講解更多的範例以便讓同學多了解SystemC的寫法，這個投影片也是一般SCREAM Lab的自己內部訓練用的簡易型資料，在此同時也規定了第二次的作業。

請在此下載: System Beginners

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2010/10/19

對不起，借一下版面，今年的專題指導名單為:

1. 李柏毅

2. 陳政澤

3. 陳奇鴻

4. 林俊緯

假如前面四位有人改變心意的話，那麼

5. 柯旻漢

對不起，耽擱大家。並向沒抽到的說聲抱歉。

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2010/10/11

這上星期，我們對ESL的重要性做了一點簡單的介紹，為了讓課程的主要進度可以快一點，所以我要先介紹一點SystemC，此一目前的ESL標準程式語言，等大家做了第一個SystemC作業後，再回頭來講ESL的其他觀念。

以下是SystemC的Overview: SystemC Overview

HelloWorld程式範例如下: SystemC HelloWorld Example

範例程式請在這裡下載: SystemC Overview Program Example

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2010/10/6

作業上傳位址:

ip : 140.116.82.184
port : 21
user:eslcourse
password: scream

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2010/10/5

這學期，我把上課順序調整一下，先講一點ESL的觀念，然後上SystemC的入門，再回來講完ESL。然後再上其他的課程。

這樣做的用意是8051在其他課程已經再上了，我等一下子再上，其用意只是在於補充一點資料以及我的實驗室所在用的 與8051有關的ESL工具。這是有關ESL的整體的概念性簡介:

Basics of ESL Design and Modeling

第二回上課投影片在此下載: ESL Basics

未來的Topics包含:

SystemC coding and simulation

Review of Verilog coding and simulation

SCREAM8051 and its Toolchain

OpenESL

Heterogeneous Simulation Environment

Simple SoC Design, Modeling and Simulation

HW and Grading: 五個, 分別練習 C++/Threads, 8051 coding, Verilog coding, SystemC coding

Term project: Simple SoC Modeling and Simulation Using 8051/ModelSim/SystemC/Verilog

HW(60%)+Project(40%). 如期末作業未交或兩個作業(或以上)未交則不及格. 作業必須要能正常執行, 否則視同未交.

課程資料:

主要上課資料: 線上投影片(PDF  格式)

參考資料: 1. SCREAM Lab Blog

               2. SCREAM Lab Open Source Blog

               3. SystemC From the Ground

               4. The Guide to SystemC

助教的Email: ProdigyJerry@gmail.com

假如你們還對此一topic想有進一步的了解, 可以Google以下的關鍵字。

1. SystemC Simulation Kernel

2. Advanced OpenESL tool development

3. TLM2.X

4. ARM Processor ESL Model

5. Multi-core Virtual Model

6. Multi-core Programming on Virtual Model

7. Multi-core application programming using CUDA

8. Debugging tool for microprocessors

 

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我一直覺得SoC設計應該要由資訊系的學生來做才恰當, 但是資訊系的學生一向怕硬體, 為了破除這個問題, 我在2009的下學期的大學部開一門選修課, 課名如標題. 英文標題是:

Introduction to Programming and Tools of Electronic System Level (ESL) Design

我寫了第一階段的投影片, 用意在簡介一下ESL的設計觀念. 如下:

Electronic System Level Design Basics

上面投影片的內容還會再更新，但是可以供大家參考。

因為是大學部的課, 一些基本的東西還是要含蓋一下, 我又不想把課弄得講太多ESL, 可是實務卻做的少. 所以我計劃有一章是基本工具與知識的介紹, 以便在實做term project或Homework時可以用到. 以下是幾個重要的Topics:

1. C++ Basics

2. Threads

3. Processes

4. Verilog HDL Basics and Logic Design

5. HDL Simulator and FPGA

6. SCREAM 8051 and toolchain

7. SCREAM OpenESL

8. Computer Architecture Basics

這一些Topics本來有些是同學在其他課程當中就修過了的，但是假如您覺得自己還不夠清楚，請自己加強一下，老師只負責簡單介紹。

這學期的上課資料多半會跟去年的類似，但是我會在做一些資料的修正與補充。而由於8051的部分，我們的工具經過一年的修正，加上專題學長的努力，bugs已經少很多了，也就是期末的作業會進行得更順暢，在此向上一屆的同學說抱歉，也向負責的學長說謝謝。

最後，我發現同學對微處理機與計算機組織的支是還太弱，這是硬體系統設計的基礎，希望同學多自己加強，另外就是8051的使用也是本學期的重點，希望同學在微處理機課程裡多用功。

2010/9/12

以下是第一回的投影片, 是有關C++, Process與Thread.

請在這裡下載: C++, Process與Thread

新版的投影片請在此下載: C++/Process/Thread

10/14要繳交的作業內容在新板投影片裡。