一開始的切入點是簡單的 "Hello World" 程式，觀察其編譯的方式，探討 GCC 這個 compiler driver 的行為，進而擴展到 binutils 與 libc。不同於教科書的理論呈現方式，我們探討實務上面對的議題，比方說，GCC 設計初期就考慮到多個前端與後端，以及繁複的優化機制，光是 IR (中間表示式) 就歷經多次變革。在 gcc4 之後，再次大幅強化，而議程中則適時給予簡要的案例探討。另外，組譯器也並非我們預想一般單純，實務上還得充分考慮到 relocation 與位址處理的機制，最後才是連結器 / 動態連結器的引入，我們實地觀察了 x86 架構上，GNU/Linux 的執行時期行為。
2011/1/12
期末Project評分方式請見:
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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
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。
今年規畫的比較晚，大概是因為我生了一場病，之後也比較疏懶一點，不過這傳統還是不希望斷掉。今年的訓練課程偏重實際，但是多增加一點練習，請講師多費心，下學期的多核心課程裡，我希望是這些課程裡部分的延續。
9/6 AM: Verilog 講師: 哲榮
9/6 PM: Verilog LAB and ModelSim 講師: 哲榮
9/7 AM: SMIMS FPGA SDK and FPGA Lab 講師: 巴菲特
9/7 PM: SCREAM Lab Multicore Platform/Emulator Programming Front End 講師: 威佐
9/8 AM: Android/QEMU/Cracking HTC Desire 講師: 塞公; SLIM/aSLIM programming 講師: 易聰
9/8 PM: SLIM/aSLIM Lab 講師: 塞公
9/9 AM: SMIMS Android/QEMU/FPGA 講師:君宇
9/9 PM: SMIMS Android/QEMU/FPGA Lab 講師:格銘
9/10 AM: SystemC/OpenESL/Eclipse 講師: 威佐
9/10 PM: SystemC/OpenESL/Eclipse Lab 講師: ruru
請Lab的講師出Lab所需的練習題目並提供解答，請Senior學長協助Junior學弟製作課程投影片。
請在9/5以前上傳投影片。投影片請各自開主題，並註明年分，作者，以及分類。並在串裡附上摘要。
1/18, 2010
由於學長在期末作業的tool kits上出了一點小問題, 所以必須延遲kit的上傳時間. 老師在此感到十二萬分的抱歉, 讓大家無法早一點回家放假. 不過為了讓大家的學習可以有一個比較完美的成果, 還是請大家勉為其難一下.
Kit預計在星期三(1/20)上傳. 星期四(1/21)學長會在4263等各位並且做詳細的說明. 原則上, 假如會正確使用套件以及之前的作業都做好了, 那摸應該只需要2~3天就可以完成了.
無論如何, 這是我們的疏失, 所以作業繳交期限延至1/2/2010.
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1/8, 2010
期末作業注意事項請在這裡下載: Final Project
由於期末作業套件準備不及, 作業繳交時間延後至1/25晚上12點. 請隨時注意套件上傳的資訊.
過去第四與第五個作業還沒交的組, 可以在1/25前繳交. 已經按時繳交的組該作業加5分.
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1/4/2010
這是關於Ports/Interfaces的最後的一次投影片, 我引用參考資料裡對階層式通道的例子, 這是要進入實做比較複雜的介面, 如AMBA或者是晶片內網路(NOC- Network on Chip)等的時候你所必須採取的方法.
這也是這學期最後的一份投影片, 我把它跟Ports放在一起. 我在之後會將這學期所有的投影片再做一次總整理, 並且會有一份附帶的講義, 預期在半年後放上來, 請各位同學到時候來下載.
請在這裡下載: Hierarchical Channel
最後提醒各位, 期末作業的套件講解是1/7, 請務必來上課.
最後祝大家學習愉快與順利, 也希望這個課程對大家的未來有所幫助, 更希望有更多資訊系同學能投入到這個領域的研究, 假如我上課有不周全的地方, 請大家到這裡留言, 我會想辦法改進, 這樣對以後來修課的同學會更有幫助.
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12/31
這是SystemC有關Ports的部分. 這次先上傳一部分.
請在這裡下載: Ports
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12/28
有許多同學在問第五個作業是什麼, 我記得我在課堂上講很多次了. 就是
第四個作業用OpenESL的Command Line模式再做一遍, 用意在讓各位熟悉ESL工具.
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12/8
這是SystemC有關Communication的部分. 目前完成的部分是Primitive Channels的部分, 其他的會在之後上課前放上來.
本周的作業是將此次投影片裡有關sc_semaphore的範例的其中一個master module改成用method來實做. 請在12/24前繳交.
這一周除了上SystemC之外, 另外要請同學開始試用實驗室宗胤學長開發的8051 SystemC Simulator. 下周品皓學長也會把對應的GDB也做好. 這是期末作業的最重要的元件之一, 請同學一定要熟悉.
下周會請哲榮上OpenESL的使用, 請同學下載試用. 請在Windows XP或Linux環境下使用.
請在這裡下載: Communication Channel
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12/1
這是SystemC有關Thread與Method更進一步的介紹, 不過也因為還沒完全寫好, 只算是完成70%, 請見諒.
請在這裡下載: Thread and Method
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12/1
這是SystemC有關Concurrency, 不過因為還沒完全寫好, 只算是完成70%, 請見諒.
請在這裡下載: Concurrency
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11/25
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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11/25
這是一份 SystemC的Overview, 講一些有關SystemC的基本概念與元件是開發觀念. 有Example提供大家參考.
請在這裡下載: SystemC Overview
範例程式請在這裡下載: SystemC Overview Program Example
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11/24
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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11/24
這是有關解釋SystemC的資料型態.
請在這裡下載: Data Types
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11/23
這是OpenESL的投影片, 主要是說明SCREAM Lab所開發的ESL 整合設計環境(IDE)的使用方式.
請在這裡下載: OpenESL
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11/23
這是SystemC的安裝教學.
請在這裡下載: Installing SystemC
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11/22
這是簡單的Verilog與Logic Design教學以及ModelSim的用法.
請在這裡下載這三份檔案:
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10/6, 2009
這是第五回的投影片, 是有關SystemC的概念性簡介:
For SystemC Beginners
請在這裡下載: SystemC Beginners
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9/29, 2009
這是第四回的投影片, 是有關ESL的整體的概念性簡介:
Basics of ESL Design and Modeling
請在這裡下載: ESL Basics
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9/24
這是第二回的投影片, 是有關8051的簡介以及工具
請在這裡下載: SCREAM 805, its toolchain and FPGA Emulator
未來的Topics包含:
Review of Verilog coding and simulation
Basics of ESL Design and Modeling
SystemC coding and simulation
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
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
假如你們還對此一topic想有進一步的了解, 相關研究所課程的內容如下, 近期會有一個討論串發佈.
Topics:
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
HW and Grading:
1. 10 to 12 presentations
2. 3 projects
如有作業未交或超過3次presentations未準備者則不及格.
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
5. CUDA
6. TLM
7. ARM ESL
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9/22
這是第一回的投影片, 是有關C++, Process與Thread.
請在這裡下載: C++, Process與Thread
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9/20
ruru: 請將8051 simulator的用法加在品皓底下post的power point裡再傳給我, 請包含如何跟SystemC銜接的方法. 另外我的ESL Basics有幾張圖要畫一下, 我再寄Powerpoint給你.
宗胤: 請將C++/threads/processes的投影片寄給我. 請你寫一份TLM2.0/2.1的投影片. 一月中會用到, 請你12月完成.
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7/24, 2009
提醒我自己與大家一下, 該上傳了. 我自承有點怠惰, 會趕快把SystemC的部分一點點補上來.
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6/18, 2009
投影片我改成PDF檔, 請指教. 請負責的同學記得在7月底上傳投影片.
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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, 我預計在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
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. 我把可能需要介紹的東西以及要負責寫的同學條列如下:
1. C++ Basics: Gary
2. Threads: 塞公
3. Processes: 塞公
4. Verilog HDL Basics and Logic Design: ruru
5. HDL Simulator and FPGA: ruru
6. SCREAM 8051 and toolchain: 品皓
7. SCREAM OpenESL: 小龍
8. Computer Architecture Basics: 品皓
這一部分是:
請各位就一個不是懂太多的大學部學生為準則, 盡量寫得讓他們看得懂. 順便幫他們複習一下他們過去學過的, 但是對這門課重要的部分. 不過請不要copy你過去學過的書或講義, 務必是你消化後再寫出來的東西比較好.
接下來我會寫SystemC的部分以及請Gary寫一章TLM2.0的部分. 至於OCP與AMBA, 我還在考慮要不要放進來, 但是還是請ruru準備, 反正都是要寫的.
以上請各位有空可以開始寫了, 我希望大家在七月底可以完成四個Chapters的powerpoint, 並且開始寫書的部分.
以上請各位學長與學姐指教, 如能自願幫忙, 感激不盡.
實驗室的OpenESL終於要announce了, 在ESL方面, 或者正確地說, 在HW設計的模擬方面, SCREAM Lab一直致力於異質工具的共同模擬, 過去我們也曾經將Matlab/SIMULINK加到裡面來, 但是, 現在我們要回到正軌來, 也就是 SoC設計的模擬方面. 說到模擬這方面, SCREAM Lab真是有一長串歷史可以交代, 我們接著要做的方像我把它稱之為:
Cyber-Physical-Simulation-Migration(CPSM)
也就是在Cyber Space做的模擬, 可以一部分一部份移到Physical Space去, 這中間做的模擬就叫做Cyber Physical Co-simulation. 由於是一部分一部份移到Physical Space去, 一直到全部的設計都移到Physical Space為止, 所以我叫它做Cyber Physical Migration. 不但是硬體設計, 連軟體的設計也是, 也就是在Cyber Model運做的軟體, 在Physical Space也要一樣可以運作. 這中間牽涉到非常多的轉換(Transformation)與介面(Interfacing)的問題, 所幸SCREAM Lab過去多年來做的一連串的Heterogeneous 與Mixed level simulation, 一堆Code Generation以及辛苦建的Programming/SW tools, 這一天的到來應該不會太遠.
目前的Physical Space的工具有以下幾種可能:
1. FPGA
2. ARM Versatile Platform Board
3. Socle SoC Board (Optional, 因為 2 太貴了)
Cyber Space的工具就多了, 我只列幾項, 有一些要保留一下, 因為還不確定:
1. ESL Platform: OpenESL/CoWare
2. QEMU
3. HDL Simulator
看到這些工具, 有經驗的人就知道SCREAM Lab想要做什麼:
先用比較高階的 QEMU的ARM Versatile PB版跑SW Simulation, 部分原件拉出來在ESL跑, 然後ARM移到ESL, 然後元件移到HDL Simulator, 之後再移到FPGA, 最後所有東西移到FPGA. 中間經過的順序以及要經過多少步驟要視狀況而定.
所以Long目前要補足一些SCREAM Lab所缺的主要區塊:
1. HDL Simulator with ESL Platform
2. QEMU with ESL Platform
我的計劃是用OpenESL來當一切的轉接/轉運站, 舉凡data交換, protocol, ..., 等都是它. 只要建立好通道(channel), 以及準備好一堆Code Generation tools, 在一定的Framework下設計, 應該不難達到.
希望Long八月份可以把HDL Simulator打通, 接著回到QEMU來. 今年內應該可以看到一些成果的.
