SoC協(xié)同開發(fā)平臺(tái)

摘 要：隨著眾多領(lǐng)域?qū)oC產(chǎn)品需求量的不斷增加，如何縮短開發(fā)產(chǎn)品時(shí)間、降低開發(fā)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量是SoC設(shè)計(jì)生產(chǎn)領(lǐng)域中關(guān)注的問題之一。傳統(tǒng)的方法是將硬件和軟件分開，或者簡(jiǎn)單的軟硬件協(xié)同開發(fā)生產(chǎn)。在傳統(tǒng)的方法中，軟硬件協(xié)同較多的考慮到底層的具體實(shí)現(xiàn)方面，而較少從整體流程的角度考慮設(shè)計(jì)開發(fā)問題；也沒有從項(xiàng)目管理角度來理解SoC產(chǎn)品生產(chǎn)的問題。對(duì)比傳統(tǒng)的方法，本文著重依信息化系統(tǒng)的視角，從項(xiàng)目管理方面，設(shè)計(jì)流程方面，以及IP核的系統(tǒng)化管理方面討論了SoC協(xié)同開發(fā)平臺(tái)的必要性。

關(guān)鍵詞：SoC；開發(fā)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TN402

1 SoC協(xié)同開發(fā)平臺(tái)背景

過去SoC產(chǎn)品的開發(fā)，是遵循這樣的流程：客戶提出想要領(lǐng)域的特定功能的芯片，直接告知芯片設(shè)計(jì)所的領(lǐng)導(dǎo)，由所領(lǐng)導(dǎo)帶頭進(jìn)行最常用的芯片層次式設(shè)計(jì)。層次式設(shè)計(jì)方法要完成系統(tǒng)級(jí)、功能級(jí)、寄存器傳輸級(jí)、門級(jí)、電路級(jí)、物理級(jí)的設(shè)計(jì)，經(jīng)歷系統(tǒng)描述、功能設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證和芯片制造的流程。先進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，在由算法進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。較成本而言，硬件的成本非常地大。當(dāng)設(shè)計(jì)完成后，設(shè)計(jì)人員自行測(cè)試或者專業(yè)測(cè)試人員測(cè)試發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行更改，此時(shí)需要花費(fèi)巨大的人力、物力、財(cái)力及時(shí)間，而且周期更長(zhǎng)。這樣流程進(jìn)行SoC產(chǎn)品的開發(fā)，最終的結(jié)果是，產(chǎn)品不符合預(yù)期，開發(fā)時(shí)間大大的延后，開發(fā)費(fèi)用大幅度的攀升。

該流程是個(gè)效率低下的流程，尤其是在面對(duì)高速發(fā)展商業(yè)的社會(huì)中，這樣的生產(chǎn)流程是不符合科學(xué)發(fā)展觀的。比如：對(duì)于芯片需求方（客戶），幾乎全程都對(duì)芯片的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)不透明。對(duì)客戶來說，就是一個(gè)黑盒，不清楚進(jìn)行到哪一步，不明白為什么又延期，最重要的是，客戶拿到的產(chǎn)品還不能滿足需求，是一個(gè)殘次品。又比如：生產(chǎn)廠商，明明知道生產(chǎn)的產(chǎn)品費(fèi)時(shí)費(fèi)力，想引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制來提高效率，提高質(zhì)量。但是由于內(nèi)部多個(gè)所之間，配合不好，協(xié)同工作有問題，致使產(chǎn)品的效率、質(zhì)量等依然存在完善的地方。

綜上所述，從信息化系統(tǒng)的角度，SoC協(xié)同開發(fā)平臺(tái)面臨如下幾個(gè)協(xié)同方面的問題：（1）內(nèi)部的IP核的管理缺乏系統(tǒng)化方法的問題。由于沒有對(duì)IP核做相應(yīng)的版本管理，造成提供給下一階段的IP核存在不穩(wěn)定的問題；如果工程師修改了一些代碼而提交給接口人，那么整個(gè)產(chǎn)品有可能出現(xiàn)問題；那么由IP核設(shè)計(jì)出的SoC產(chǎn)品就存在的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較大。（2）SoC設(shè)計(jì)流程的可變化性問題。技術(shù)的快速進(jìn)展，對(duì)SoC整個(gè)設(shè)計(jì)流程（包括軟硬件劃分）有較為直接的影響。比如：SoC產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)之一是軟硬件劃分如何，它直接影響SoC產(chǎn)品的成敗；而軟硬件如何劃分，是和當(dāng)前技術(shù)（硬件的集成電路技術(shù)）有很大關(guān)系；隨著技術(shù)的快速向前發(fā)展，軟硬件劃分不可避免地受到影響。（3）缺乏與客戶的溝通的協(xié)同開發(fā)問題。容易造成所生產(chǎn)的產(chǎn)品并非客戶所要，或者產(chǎn)品的成本超出預(yù)期。（4）單個(gè)項(xiàng)目，多個(gè)項(xiàng)目的項(xiàng)目管理監(jiān)控的問題。對(duì)于負(fù)責(zé)多個(gè)項(xiàng)目的項(xiàng)目集負(fù)責(zé)人，要管理多個(gè)項(xiàng)目，時(shí)刻明白各個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)展情況，監(jiān)控項(xiàng)目；拖延的項(xiàng)目，很快清楚是人員不足的問題，還是其他原因。

2 SoC協(xié)同開發(fā)平臺(tái)問題分析

對(duì)上一章的幾個(gè)問題，作簡(jiǎn)要的分析之后，得出產(chǎn)生問題有兩種類型的原因引起的。一種類型是SoC產(chǎn)品生產(chǎn)自身的特點(diǎn)造成的，可歸類為技術(shù)協(xié)同的類型；比如SoC基礎(chǔ)IP核的系統(tǒng)化的管理方法；SoC設(shè)計(jì)流程的變化，軟硬件設(shè)計(jì)的劃分如何確定等。另一種類型是管理所造成的，可歸類為管理協(xié)同的類型；比如：在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，缺乏與客戶的溝通以及項(xiàng)目組內(nèi)部的人員溝通；多個(gè)項(xiàng)目的管理，需要項(xiàng)目管理的一整套方法，監(jiān)控、關(guān)鍵路徑、項(xiàng)目人員分配等。

首先對(duì)SoC產(chǎn)品生產(chǎn)自身的技術(shù)協(xié)同類型特點(diǎn)描述如下：IP核是SoC產(chǎn)品的基礎(chǔ)，工程師設(shè)計(jì)SoC產(chǎn)品，面對(duì)的是一個(gè)巨大的IP庫。IP核的理解，也就是文件和文件夾的組合。由于IP核的管理沒有系統(tǒng)化的方法，也就是說，工程師可以對(duì)IP核進(jìn)行修改。這樣就存在一個(gè)問題，當(dāng)工程師修改了一個(gè)IP核，而該IP核又被SoC產(chǎn)品而使用，那么就存在該SoC產(chǎn)品存在功能或性能變化，進(jìn)而該SoC產(chǎn)品不符合要求的可能。所以說，需要對(duì)IP核的管理進(jìn)行系統(tǒng)化的管理方法。SoC設(shè)計(jì)流程，與 SoC設(shè)計(jì)應(yīng)用快速發(fā)展的不相適應(yīng)。SoC有相應(yīng)的基本流程與之對(duì)應(yīng)，現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)流程包括：任務(wù)書、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能驗(yàn)證、前端實(shí)現(xiàn)、后端實(shí)現(xiàn)、芯片生產(chǎn)、封裝、測(cè)試、可靠性考核測(cè)試；隨著SoC設(shè)計(jì)流程的變革，技術(shù)的更新?lián)Q代，有些流程不需要了，又有些流程可能加入到基本流程中；SoC產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)之一軟硬件劃分，和設(shè)計(jì)流程也是息息相關(guān)的。所以，SoC設(shè)計(jì)流程的可變化性也是平臺(tái)實(shí)現(xiàn)需要充分考慮的一個(gè)問題。

其次對(duì)本項(xiàng)目中管理協(xié)同類型的特點(diǎn)做如下描述：在商業(yè)社會(huì)里，任何一件產(chǎn)品的成功與否，大部分取決于客戶的參與程度。從企業(yè)信息化系統(tǒng)的角度，協(xié)同的含義包括客戶的參與。如果客戶不能參與生產(chǎn)商的溝通交流，那么對(duì)客戶來說，芯片的生產(chǎn)就是一個(gè)黑盒子。客戶不清楚芯片生產(chǎn)的進(jìn)程，那么對(duì)于客戶來說芯片產(chǎn)品可能不是客戶期望的，對(duì)于生產(chǎn)商來說不得不投入人、時(shí)間和錢財(cái)去重新設(shè)計(jì)開發(fā)生產(chǎn)。這就造成了人力、物力、財(cái)力的嚴(yán)重浪費(fèi)，不符合科學(xué)生產(chǎn)的原理。所以說，造成所生產(chǎn)產(chǎn)品非客戶所要，生產(chǎn)的產(chǎn)品成本超支，是由于缺乏與客戶（需求方）的溝通的原因，是需要解決的問題之一。對(duì)生產(chǎn)企業(yè)管理層而言，項(xiàng)目管理監(jiān)控是其顯著的特點(diǎn)，也是管理的難點(diǎn)。為了更好地為客戶服務(wù)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低產(chǎn)品的成本，所以對(duì)于生產(chǎn)商需要項(xiàng)目管理。如果在平臺(tái)中沒有包含項(xiàng)目管理的功能，那么管理層沒法實(shí)時(shí)了解項(xiàng)目的進(jìn)展，項(xiàng)目的資源配置情況是否合理，尤其是人員的使用情況，以及項(xiàng)目的關(guān)鍵路徑為什么而更改等項(xiàng)目管理問題。這就引起了管理成本的上升，容易增加產(chǎn)品的成本。所以，多項(xiàng)目的項(xiàng)目管理監(jiān)控，是必須要解決的問題之一。

綜上所述，以上從SoC產(chǎn)品生產(chǎn)自身的技術(shù)協(xié)同特點(diǎn)，和管理協(xié)同的特點(diǎn)兩個(gè)方面，對(duì)本平臺(tái)開發(fā)遇到的四個(gè)問題，進(jìn)行了詳細(xì)的分析。分析了問題的緣由，為下面如何解決問題提供了部分思路。

3 SoC協(xié)同開發(fā)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

上一節(jié)詳細(xì)分析了產(chǎn)生的問題的原因，以及對(duì)原因做了簡(jiǎn)要的歸類。歸因于技術(shù)協(xié)同和管理協(xié)同兩個(gè)類型。對(duì)于技術(shù)協(xié)同類型引起的問題，有版本控制技術(shù)和J2EE工作流技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)；對(duì)于管理協(xié)同類型引起的問題，集成了相對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目管理軟件。本節(jié)著重描述一下解決問題所用的關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 版本控制技術(shù)。SoC產(chǎn)品的基礎(chǔ)是IP核，對(duì)IP核的系統(tǒng)化的管理方法，某種意義上決定了SoC產(chǎn)品的成敗。在實(shí)際的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，對(duì)IP核的管理有如下要求：（1）對(duì)IP核的內(nèi)容修改需要保留原有的內(nèi)容；（2）能夠?qū)P核操作（提交、修改、刪除）的權(quán)限進(jìn)行管理；（3）能夠?qū)μ峤坏膬?nèi)容進(jìn)行審核；（4）對(duì)提交有不同內(nèi)容的文件，有沖突處理、比較、合并的功能。

以上四點(diǎn)也就是系統(tǒng)化管理方法的體現(xiàn)。這些要求和版本控制是相似的。版本控制的操作有如下幾項(xiàng)：（1）版本生成；（2）版本提交；（3）版本審核；（4）版本修改；（5）版本比較；（6）版本沖突；（7）版本合并。

正因?yàn)镮P核系統(tǒng)化管理和版本控制是如此的相似，所以我們選用版本控制的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)IP核的系統(tǒng)化的管理方法。具體的技術(shù)概況如下：

Subversion是一個(gè)版本控制系統(tǒng)，相對(duì)于的RCS、CVS，采用了分支管理系統(tǒng)?；ヂ?lián)網(wǎng)上免費(fèi)的版本控制服務(wù)多基于Subversion。SVNKit是一個(gè)純java實(shí)現(xiàn)的操作Subversion的類庫。但是SVNKit只是提供了通用性的操作功能實(shí)現(xiàn)，某些特定的功能實(shí)現(xiàn)還是需要對(duì)SVNKit進(jìn)行修改，沒有實(shí)現(xiàn)的功能，需要重新開發(fā)。

3.2 J2EE及工作流技術(shù)。J2EE架構(gòu)是當(dāng)前主流的架構(gòu)之一，目前大多數(shù)企業(yè)采用J2EE技術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與解決方案。J2EE體系結(jié)構(gòu)提供中間層集成框架用來滿足無需太多費(fèi)用而又需要高可用性、高可靠性以及可擴(kuò)展性的應(yīng)用的需求。通過提供統(tǒng)一的開發(fā)平臺(tái)，J2EE降低了開發(fā)多層應(yīng)用的費(fèi)用和復(fù)雜性，同時(shí)提供對(duì)現(xiàn)有應(yīng)用程序集成強(qiáng)有力支持，完全支持Enterprise JavaBeans，有良好的向?qū)еС执虬筒渴饝?yīng)用，添加目錄支持，增強(qiáng)了安全機(jī)制，提高了性能。基于Java的工作流技術(shù)，主要專注的是工作的流程性領(lǐng)域的技術(shù)。通用性的流程管理技術(shù)，已經(jīng)趨于成熟。而SoC產(chǎn)品開發(fā)的特殊性的需求，更好的方法是在通用的工作流技術(shù)基礎(chǔ)上，加入特定化的需求，滿足SoC特殊的要求。這是能發(fā)揮Java優(yōu)勢(shì)的地方。

SoC協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)中，協(xié)同的體現(xiàn)：在平臺(tái)中，J2EE技術(shù)實(shí)現(xiàn)，需求人員與設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)人員之間的即時(shí)溝通交流的技術(shù)。

3.3 集成項(xiàng)目管理軟件。項(xiàng)目管理功能并非本平臺(tái)的核心功能，所以有兩個(gè)方案可選。其一，從公司以前的項(xiàng)目中，找到適合功能點(diǎn)，抽取改造，滿足本系統(tǒng)的功能；其二，從互聯(lián)網(wǎng)中尋找適合的第三方產(chǎn)品，采購產(chǎn)品，做二次開發(fā)以滿足客戶的需求。經(jīng)過實(shí)地的研究，最終決定采用方案二。并且找到了合適的第三方產(chǎn)品PlusProject（項(xiàng)目管理軟件）。

4 結(jié)語

市場(chǎng)的強(qiáng)勁需求給SoC產(chǎn)品提供了良好的廣闊的發(fā)展空間。人們不僅對(duì)產(chǎn)品的性能要求越來越高，而且對(duì)產(chǎn)品的其他方面，比如功能的多樣化需求，功耗的多少的需求也是越來越苛刻的。這些強(qiáng)勁需求，同時(shí)給SoC產(chǎn)品的成本、功耗和性能提出了更高的要求。

本文依據(jù)信息化系統(tǒng)的角度，重新定義了SoC協(xié)同開發(fā)平臺(tái)是一個(gè)綜合性的平臺(tái)。因?yàn)楸酒脚_(tái)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：首先，最重要的也是本平臺(tái)最大的特點(diǎn)，對(duì)于SoC產(chǎn)品開發(fā)基礎(chǔ)IP核的管理，本平臺(tái)創(chuàng)新地運(yùn)用了版本控制的技術(shù)來解決。這對(duì)于提高SoC產(chǎn)品的質(zhì)量是非常重要的；其次，本平臺(tái)集成了客戶進(jìn)入平臺(tái)，客戶與SoC生產(chǎn)商溝通更加的緊密，為生產(chǎn)出符合客戶需求的SoC產(chǎn)品奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；再次，本平臺(tái)集成了項(xiàng)目管理軟件plusproject，對(duì)于多項(xiàng)目項(xiàng)目管理監(jiān)控起到了不可忽視的作用；還有，對(duì)于SoC產(chǎn)品的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，本平臺(tái)應(yīng)用J2EE工作流的技術(shù)，加以控制軟硬件劃分的方法來解決此問題。

本文不僅是從大顆粒度方面，對(duì)SoC產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)行了問題分析，并提出了解決方案。而且還可以從細(xì)粒度的方面，更靈活地實(shí)現(xiàn)IP核的設(shè)計(jì)重用，縮短開發(fā)周期，減少開發(fā)成本。

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作者簡(jiǎn)介：張世杰，男，河北人，技術(shù)經(jīng)理，本科，研究方向：軟件工程、網(wǎng)絡(luò)和多項(xiàng)目管理方向。

作者單位：中科軟科技股份有限公司，北京 100190