打破軟件工程師的創(chuàng)新限制 - SDSoC：快速搶占嵌入式藍(lán)海的利器

　　打破軟件工程師的創(chuàng)新限制

　　我們知道，嵌入式系統(tǒng)是軟硬結(jié)合的東西，涉及的層面比較多，流程復(fù)雜，這極大限制的開發(fā)設(shè)計(jì)進(jìn)程。比如偏硬件專業(yè)出身的人，他們主要是搞硬件設(shè)計(jì)，有時(shí)要開發(fā)一些與硬件關(guān)系最密切的最底層軟件，如BootLoader、Board Support Package（像PC的BIOS一樣，往下驅(qū)動硬件，往上支持操作系統(tǒng)），最初級的硬件驅(qū)動程序等。他們的優(yōu)勢是對硬件原理非常清楚，他們更擅長定義各種硬件接口，但對復(fù)雜軟件系統(tǒng)往往力不從心（例如嵌入式操作系統(tǒng)原理和復(fù)雜應(yīng)用軟件等）。另一類是軟件專業(yè)出身的人，主要從事嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的開發(fā)。軟件專業(yè)的人對硬件原理和接口通常難以有較好的掌握，最多也只能寫部分BSP和硬件驅(qū)動程序。嵌入式硬件設(shè)計(jì)完后，各種功能就全靠軟件來實(shí)現(xiàn)，嵌入式設(shè)備的增值很大程度上取決于嵌入式軟件。

　　楊飛先生表示，很多公司在人員配備上也是偏軟件，但是嵌入式本身所特有的軟硬結(jié)合特性，使得硬件基礎(chǔ)是不可或缺的，這是一大限制條件?，F(xiàn)階段，很多智能系統(tǒng)的智能性是有賴于里頭的硬件，但更多的是上面的應(yīng)用軟件，包括它的一些算法，用軟件和算法來實(shí)現(xiàn)智能性。所以我們想通過SDSoC這個(gè)開發(fā)環(huán)境，讓做軟件的人員直接參與到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中來，這樣就可以把軟件人員的創(chuàng)意通過這個(gè)工具很快的把創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)，變成一個(gè)真實(shí)的產(chǎn)品。這就是為什么我們要做SDSoC這個(gè)開發(fā)環(huán)境的最主要的理由，面向全可編程SoC和MPSoC的SDSoC 開發(fā)環(huán)境使得軟件工程師可以在基礎(chǔ)的硬件平臺充分發(fā)揮自己的創(chuàng)新思路，而不需要時(shí)刻都去尋求硬件工程師的配合。

　　SDSoC是在設(shè)計(jì)方法論上的一大創(chuàng)新，它使得軟件工程師和所有熟悉SDSoC環(huán)境的工程師可以有效地把FPGA給利用起來，SDx開發(fā)環(huán)境的推出，也是賽靈思認(rèn)為很重要的一個(gè)策略方向，因?yàn)槿绻麤]有相關(guān)的設(shè)計(jì)方法論，整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)程和生產(chǎn)力就達(dá)不到用戶想要的效果，簡單而熟悉的軟件開發(fā)環(huán)境使得系統(tǒng)和嵌入式軟件工程師有類似ASSP的編程體驗(yàn)。

　　圖4：SDSoC開發(fā)環(huán)境與軟件工程師習(xí)慣開發(fā)的ASSP完全相同，可以用C/C++來做算法和功能的開發(fā)。

　　工程師在做嵌入式設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以用不同的方法論來解決相關(guān)問題——可以用CPU解決，也可以用ASSP來解決。CPU是純軟件編程的技術(shù)，有很多人會寫C代碼，因此CPU利用起來是比較靈活的。標(biāo)準(zhǔn)的ASSP是基于ARM和硬加速內(nèi)核設(shè)計(jì)的，沒有CPU這么靈活，但是也比較簡單、比較容易。全可編程SoC性能很高、功能很好，但是其局限性是對硬件描述語言有認(rèn)識的工程師才能開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。因此，其以前的應(yīng)用環(huán)境沒有CPU的開發(fā)環(huán)境這么好，賽靈思推出的SDSoC就改變了這一現(xiàn)狀。

　　據(jù)楊飛先生強(qiáng)調(diào)，SDSoC跟其他習(xí)慣開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)器件是一模一樣的，可以用C/C++來做算法和功能的開發(fā)。它提供的系統(tǒng)級的特性描述功能可以做一些描述，比如有哪些函數(shù)希望用硬件來做，有哪些是希望用處理器來做，其中可以設(shè)計(jì)一些加速用的C和C++函數(shù)，最后是一個(gè)全系統(tǒng)優(yōu)化的編譯器。我們這次做的工作就是克服業(yè)界出現(xiàn)的問題，把整個(gè)SoC和MPSoC產(chǎn)品的開發(fā)環(huán)境做成跟平時(shí)習(xí)慣開發(fā)ASSP的軟件工程師所習(xí)慣的環(huán)境，這樣可以拉齊跟它們開發(fā)的關(guān)系。

　　值得一提的是，目前賽靈思SDK的高級軟件系統(tǒng)描述功能可對Zynq平臺上運(yùn)行的完整設(shè)計(jì)進(jìn)行軟硬件性能測量，SDSoC以此為基礎(chǔ)，可以快速估算系統(tǒng)性能。不僅僅是具備系統(tǒng)級的特性描述，SDSoC還可針對ARM處理器和可編程邏輯提供全系統(tǒng)優(yōu)化的編譯器。SDSoC通過自動化系統(tǒng)連接生成功能可支持軟件團(tuán)隊(duì)快速配置、生成宏/微架構(gòu)，從而提供最佳的系統(tǒng)連接和存儲器接口，并以更短的設(shè)計(jì)迭代時(shí)間實(shí)現(xiàn)對性能、吞吐量和延遲的快速系統(tǒng)探索。

　　圖5：全系統(tǒng)優(yōu)化的編譯器

　　SDSoC支持創(chuàng)建完整的異構(gòu)多處理系統(tǒng)，包括將傳統(tǒng)HDLIP模塊重復(fù)用作可用C語言調(diào)用的庫。傳統(tǒng)的分別以硬件和軟件為中心、彼此分離的流程可能導(dǎo)致開發(fā)延遲、系統(tǒng)架構(gòu)和性能的不確定性，與傳統(tǒng)不同，SDSoC經(jīng)過精心架構(gòu)設(shè)計(jì)，可提供快速系統(tǒng)特性描述、利用可編程邏輯實(shí)現(xiàn)軟件加速，以及在熟悉的框架中進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)探索。

　　楊飛先生透露，有了硬件跟軟件的整體化、全系統(tǒng)化優(yōu)化的過程，跟純軟件的設(shè)計(jì)來比，整個(gè)性能可以提升一百倍以上。為了加快開發(fā)的進(jìn)度，賽靈思還提供了很多庫，有賽靈思的庫，還有其他第三方的庫。有DSP、視頻的、定點(diǎn)、線性代數(shù)、BLAS、openCV的算法，你不需要現(xiàn)做很多計(jì)算，有很多現(xiàn)成的庫可以利用。

　　SDSoC是一個(gè)綜合的開發(fā)環(huán)境。接下來，賽靈思還將在該開發(fā)環(huán)境下，陸陸續(xù)續(xù)地提供一些針對某些特定應(yīng)用場景的工具，即瞄準(zhǔn)特定應(yīng)用場景的庫和支持。比如做視頻、做圖像、做軟件無線電等相關(guān)應(yīng)用的場景，賽靈思將會推出相關(guān)的配套元素。