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Machineware----RISC-V

一、公司背景

MachineWare GmbH是德國亞琛工業大學著名的通信技術與嵌入式系統研究所（ICE）的子公司，有數十年的系統級模擬和高性能模擬工具經驗。

二、產品介紹

1.RISC-V

RISC-V是一種可定制的、開放的標準指令集體系結構，沒有許可證成本或遺留問題，但可以靈活地實現您的想法。今天最常用的軟件棧，如Linux、Android和Chrome，已經在RISC-V上運行，從嵌入式到HPC，還有更多的軟件棧。MachineWare建立在數十年的超快速、可互操作的模擬技術經驗之上。可以利用我們提供的解決方案來啟動的RISC-V項目并立即開始開發。

1）SIM-V?

SIM-V? 是超快速、功能性RISC-V指令集模擬器。它能夠在硬件可用之前驗證RISC-V軟件。其快速的模擬速度減少了測試運行時間，使團隊能夠更快地獲得詳細的結果。同時降低能源消耗，節省時間和金錢。

僅僅模擬CPU可能不足以覆蓋所有的用例。通過集成SIM-V模擬整個SoC? 轉換為全系統模擬器或虛擬平臺（VP）。基于開源建模庫VCML，為高性能和嵌入式目標應用程序提供起點VP。通過使用VCML，可以將我們的模型集成到任何與SystemC兼容的模擬環境中。

旗艦產品 SIM-V 是高速多功能的 RISC-V 模擬器，結合了前所未有的模擬性能和卓越的可定制性，適用于從最小的嵌入式設備到倉庫規模的超級計算機等各種應用。

SIM-V 使軟件開發人員能夠實時測試完整的軟件堆棧 - 包括固件、操作系統內核和復雜的用戶空間應用程序，例如 (Java-) 虛擬機或豐富的圖形環境。

今天的硬件-軟件系統變得越來越復雜，即使是微小的邊緣系統也可以執行數百萬行代碼。 SIM-V 使軟件開發人員在沒有物理硬件的情況下，以交互方式調試最復雜的設計。將 SIM-V 集成到持續集成系統中可以最大限度地減少測試執行時間、節省計算資源并允許開發人員更快地繼續他們的工作。

MachineWare 為不同的用例提供定制版本的 SIM-V：

• SIM-V Compute 針對高性能 RISC-V 系統的設計和驗證，包括 GPU 的硬件模型和高速 PCIes 互連。

• 另一方面，SIM-V Edge 針對設計緊湊的 32 位邊緣計算系統進行了優化，提供來自微控制器設計空間的廣泛 I/O。

這兩款模擬器均基于 MachineWare 的開源 SystemC 建模庫 VCML 構建，可輕松集成到現有驗證設置和 SystemC 平臺模型中，同時提供跟蹤、分析和腳本功能。

SIM-V 還基于 MachineWare 快速靈活的指令集仿真框架 FTL。這可以輕松定制模擬器以添加定制的 RISC-V 指令集擴展，甚至可以為幾乎任何微處理器架構設計完全定制的指令集模擬器。

2） SIM-V? Extension SDK

可定制性是RISC-V的藝術。憑借直觀的SIM-V? 擴展SDK，可以快速向SIM-V添加自定義指令和寄存器?. 只需將擴展插件插入RISC-V參考模型，即可立即獲得有關設計選擇的反饋。

2.ARM產品

ARM仍然是嵌入式體系結構的主要選擇。利用高速ARM仿真模型，加快推出基于ARM的產品。

1）SIM-A?

SIM-A?, 尖端的高速ARM指令集模擬器，專門針對ARM Cortex-M和Cortex-A架構設計。利用MachineWare開創性的FTL技術，它能夠在硬件可訪問之前徹底驗證ARM軟件。SIM-A以其卓越的模擬速度? 顯著縮短了測試持續時間，使團隊能夠更快地獲得全面的結果。這不僅節省了能源，而且節省了大量的時間和成本。

2）ARM-on-ARM

當芯片可用時，本機執行目標軟件（ARM上的ARM）勝過任何指令集模擬器。解決方案將本地執行像火箭速度一般的快速反饋和分析能力與虛擬平臺（VP）相結合。由于SystemC的互操作性，可以在任何時候在硅和模擬器之間無縫切換。

3.模擬產品

1）快速處理器模型

MachineWare處理器模型基于處理器建模工具包FTL，該工具包利用實時編譯技術來最大限度地提高模擬性能。FTL適用于建模許多處理器體系結構，甚至是像ARM這樣奇怪的體系結構。

2）硬件加速模擬

僅僅依靠軟件模擬有其局限性，因為總會有一些固有的費用。實現模擬速度的顯著提高需要模擬主機利用硬件加速。MachineWare提供了各種解決方案，用于將主機硬件納入模擬過程，從而優化性能，同時保持與SystemC TLM-2.0標準的兼容性。

3） InSCight?

InSCight? 是MachineWare用于分析虛擬平臺（VP）的解決方案。由兩部分組成：MachineWare SystemC模擬內核，在模擬運行時將模擬數據記錄到數據庫中，以及桌面應用程序，可以加載該模擬數據庫并可視化模擬數據。該產品用于分析虛擬平臺的模擬，即動態分析它們。這使得在模擬中很容易發現和修復邏輯錯誤和瓶頸，從而提高了模擬結果的質量和模擬性能。

4）QBox

QEMU是一個流行的開源模擬器，擁有大量的處理器和外圍設備模型庫。然而，它的靈活性有限，因為它沒有提供標準化的接口。QBox（SystemC Box中的Qemu）通過SystemC TLM-2.0接口擴展了Qemu，使Qemu處理器和外圍設備模型能夠在任何SystemC TLM-2.0模擬中使用。

三、結論

MachineWare的虛擬原型以位級別的精度模擬硬件，縮短開發時間，增強軟件的安全性、穩定性和質量。支持ARM、RISC-V和自定義處理器架構。

開源SystemC TLM-2.0生產力庫VCML。它為UART、NIC等標準組件提供了許多免費組件型號。所有模型構建塊和接口都是開源版本的一部分。