按照今天的標(biāo)準(zhǔn)，早期的基于微處理器的系統(tǒng)很簡(jiǎn)單，尤其是因?yàn)樗鼈兺ǔＶ皇褂靡粋€(gè)處理器（可能只有一些協(xié)處理器，如浮點(diǎn)協(xié)處理器），而且指令集相對(duì)較簡(jiǎn)單，運(yùn)行速度很低時(shí)鐘頻率。該處理器通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的讀/寫和信令協(xié)議，通過(guò)一個(gè)8位或16位數(shù)據(jù)總線與少量相對(duì)簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)器和外圍設(shè)備進(jìn)行通信。

那些日子早已過(guò)去。目前，在緊密耦合或網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲猩婕皵?shù)十或數(shù)百個(gè)復(fù)雜處理器和硬件加速器的系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)有了巨大的增長(zhǎng)。除了分層存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和多層總線結(jié)構(gòu)，這些超級(jí)系統(tǒng)＆＃151;這可能每秒執(zhí)行數(shù)億到數(shù)百億的指令＆＃151;功能極其復(fù)雜的軟件組件，目前這種軟件內(nèi)容幾乎呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

激烈的競(jìng)爭(zhēng)使今天的電子市場(chǎng)對(duì)上市時(shí)間壓力極為敏感。在手機(jī)等消費(fèi)市場(chǎng)尤其如此，新產(chǎn)品產(chǎn)生影響的機(jī)會(huì)有時(shí)可能只有兩到四個(gè)月。然而，最近的一份報(bào)告顯示，超過(guò)50％的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)運(yùn)行較晚，而20％的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)未能滿足其要求規(guī)范或被完全取消。 1

問(wèn)題在于，在傳統(tǒng)的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境中，硬件設(shè)計(jì)先于軟件開(kāi)發(fā)。這個(gè)順序過(guò)程根本無(wú)法支持當(dāng)今超級(jí)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。本文首先介紹超系統(tǒng)的示例，并概述了增加系統(tǒng)大小和復(fù)雜性所帶來(lái)的問(wèn)題。

然后討論基于使用虛擬系統(tǒng)原型（VSP）的體系結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的概念作為潛在的解決方案。最后，在與傳統(tǒng)環(huán)境相關(guān)的后端工程資源負(fù)載與由體系結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的基于VSP的方法產(chǎn)生的前端負(fù)載之間進(jìn)行生產(chǎn)力，開(kāi)發(fā)時(shí)間和風(fēng)險(xiǎn)比較。

今天的超級(jí)系統(tǒng)

在某些方面，術(shù)語(yǔ)“超系統(tǒng)”可能會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)，因?yàn)樗赡軙?huì)讓一些讀者想象一個(gè)物理上很大的實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，超級(jí)系統(tǒng)通常在單個(gè)片上系統(tǒng)（SoC）器件上實(shí)現(xiàn)。

例如，現(xiàn)代手機(jī)可能包含一個(gè)SoC，包括幾??個(gè)通用中央處理單元（CPU），以及一個(gè)或兩個(gè)數(shù)字信號(hào)處理（DSP）單元，控制40個(gè)或更多外圍設(shè)備提供控制功能，多媒體功能，2D和3D圖形功能，加密功能，相機(jī)接口以及各種其他接口，如WiFi和USB。

具有相關(guān)加速器設(shè)備的DSP提供各種基帶處理，濾波，調(diào)制和解碼功能。擁有多個(gè)內(nèi)核可以實(shí)時(shí)處理更廣泛的處理流量，這是當(dāng)今許多應(yīng)用程序的關(guān)鍵要求。

遠(yuǎn)離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的手持部分，控制無(wú)線通信系統(tǒng)的基站本身是緊密耦合的多處理器系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。例如，一個(gè)能夠每秒執(zhí)行數(shù)十億條指令的典型基站可以包含5到20個(gè)主要子系統(tǒng)和100多個(gè)單獨(dú)的處理器。

除了多處理器實(shí)現(xiàn)之外，今天的超級(jí)系統(tǒng)采用分層存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。一些存儲(chǔ)器元件將通過(guò)專用總線緊密耦合到各個(gè)處理引擎，其他存儲(chǔ)器子系統(tǒng)可以是處理引擎集群的本地，并且其他存儲(chǔ)器單元可以在多組處理引擎之間共享。每個(gè)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)可能具有不同的速度要求，不同的總線寬度，并使用不同的時(shí)鐘域。

在今天的超級(jí)系統(tǒng)中，不同的處理引擎可以有單獨(dú)的總線用于控制，指令和數(shù)據(jù)，每個(gè)這些復(fù)雜的總線可以具有各種結(jié)構(gòu)和協(xié)議。除通用處理器總線外，還可能有各種專用外設(shè)總線，緊耦合存儲(chǔ)器總線，外部存儲(chǔ)器總線和共享存儲(chǔ)器總線。

其中許多公交車都將采用流水線結(jié)構(gòu)，并在管道中安排多個(gè)交易請(qǐng)求和響應(yīng)?？偩€系統(tǒng)還可以采用復(fù)雜的交叉開(kāi)關(guān)，可以同時(shí)嘗試多個(gè)讀寫操作。

即使是普通的現(xiàn)代汽車也包含20到80個(gè)處理器，執(zhí)行大量任務(wù)并執(zhí)行數(shù)億個(gè)任務(wù)每秒幾十億條指令（圖1）。

圖1＆＃151;汽車的電子產(chǎn)品含量正以不斷增長(zhǎng)的速度增長(zhǎng) 2 。