6、基于模型的硬件设计与仿真及UML实时系统执行模型扩展

基于模型的硬件设计与仿真及UML实时系统执行模型扩展

1. 硬件设计与仿真

在硬件设计领域，拥有清晰语义的建模方法至关重要。有一种方法虽具有一定的指导性，即便其中包含了一些良好的实践，但用户也可独立使用HRM（硬件资源模型）来进行硬件设计。这种方法尤其适合UML的新用户，能确保最终模型的一致性。当平台模型保持一致时，就可以对其进行各种操作，例如硬件仿真。

硬件仿真具有诸多好处，它能够测试硬件架构为软件应用提供合适执行平台的能力，提高设计的灵活性，加速开发进程，节省时间和成本，还能促进软硬件流程之间的有效沟通。开发者不再依赖物理硬件的可用性，可在设计早期探索多种架构，包括新的配置。同时，仿真在软硬件调试方面也有显著进展。

为实现硬件仿真，采用HRM/UML作为硬件仿真工具的通用接口。大多数仿真工具只是指令集模拟器（ISS），只能模拟运行汇编代码的处理器和部分RAM。而我们要模拟的是包含处理器、内存、外设和不同通信方式的完整执行平台，该仿真环境应能运行复杂软件应用且启动操作系统。

经过深入研究，选择Simics作为基于模型的仿真引擎的目标。Simics能够模拟全系统，涵盖常见的嵌入式组件，如PowerPC、ARM、SPARC、x86处理器，FLASH内存、I2C总线、串口和定时器等，还可定义新组件。它能运行与真实硬件目标相同的二进制软件，包括操作系统和设备驱动。最初，Simics是一个快速的功能系统级模拟器，不处理时序问题，但最近设计了微架构接口以克服这些限制，实现了周期精确的仿真。目前，Simics广泛应用于电信、网络、军事/航空航天、高性能计算和半导体等行业。

具体操作步骤如下：
1. 建模Simics组件库 <