26、嵌入式系统设计与优化技术综述

嵌入式系统设计与优化技术综述

1. 嵌入式系统设计基础

嵌入式系统设计涉及多个关键方面。在设计过程中，抽象层起着重要作用，它有助于在不同层次上对系统进行描述和分析，同时还需要考虑各种约束条件，如性能、功耗等。可编程架构是嵌入式系统的重要组成部分，为系统提供了灵活性和可扩展性。

设计空间探索是嵌入式系统设计的核心环节之一。其方法多样，包括黑盒随机搜索、穷举搜索等。例如，在缓存架构设计中，通过设计空间探索可以找到最优的架构配置。一般的设计空间探索框架包含多个层次，如可编程架构层、软件编译层等，并且需要考虑选择和优化的策略，如选择生存和变异的个体，以及使用多目标优化器。

2. 硬件描述与建模语言

ADL（架构描述语言）在嵌入式系统设计中用于描述系统的架构。它分为行为型、结构型和混合型等不同类型。行为型ADL如CSDL、ISDL等，用于描述系统的行为特性；结构型ADL如MIMOLA、UDL/I等，侧重于描述系统的结构组成；混合型ADL则结合了两者的特点。ADL的方法论包括编译器、模拟器的设计，以及软件工具包的生成和探索，同时还需要进行自上而下的验证。

例如，在编译器设计方面，有基于架构模板、行为信息生成等不同的方法。模拟器则有基于编译、解释等不同的实现方式。

3. 总线与网络架构

AMBA（高级微控制器总线架构）是一种常用的片上总线架构，包括AHB（AMBA高速总线）、APB（高级外设总线）等。AHB具有突发传输等主要特点，但也存在协议局限性。通过定量分析可以评估其性能，如协议效率、可扩展性等。

NoC（片上网络）架构是另一种重要的片上通信架构，具有设计生产力高、功耗低等优点。它包